ISPA

Direttore: Dott ANTONIO LOGRIECO

Sede di Bari
Indirizzo:
Via Amendola, 122/O – 70126 Bari BA Puglia
Tel.: 080/5929357 – 080/5929359
Fax: 080/5929373
E-Mail: antonio.logrieco@ispa.cnr.it

UOS Lecce

Responsabile: Dott. Giovanni Mita
Indirizzo: c/o CAMPUS UNIVERSITARIO Via Provinciale Lecce-Monteroni – 73100 Lecce LE Puglia
Tel.: 0832/422610
Fax: 0832/422620
E-Mail: giovanni.mita@ispa.cnr.it

Sito web dell’Istituto: http://www.ispa.cnr.it
Brochure dell’Istituto: 
Dipartimento di prevista afferenza: Scienze bio-agroalimentari

Missione

Miglioramento della qualità e della sicurezza dei prodotti agro-alimentari di origine vegetale ed animale mediante approcci multidisciplinari e innovativi con l’impiego di biotecnologie, diagnostica avanzata e sistemi di produzione ecocompatibili.

Obiettivo primario dell’Istituto di Scienze delle Produzioni Alimentari (ISPA) è lo sviluppo di ricerche mirate al miglioramento della qualità e della sicurezza delle produzioni agro-alimentari, con l’impiego di tecnologie a basso impatto ambientale. L’azione dell’ISPA è in accordo con la politica della ricerca nazionale ed europea e viene svolta attraverso un approccio multidisciplinare basato su competenze in diverse discipline (chimica, tossicologia, microbiologia, biotecnologia, veterinaria, agronomia, biologia e patologia vegetale) già presenti negli Istituti e Centri di ricerca che lo hanno costituito. Le tematiche di ricerca istituzionali dell’ISPA sono infatti:

  • la produzione di alimenti con migliorate caratteristiche organolettiche, nutrizionali/funzionali e prolungata conservabilità;
  • lo sviluppo di processi innovativi per l’ottenimento di prodotti primari e secondari di interesse agro-industriale;
  • l’identificazione dei fattori di rischio per la sicurezza alimentare;
  • l’ottenimento di prodotti più sicuri mediante il monitoraggio e l’eliminazione dei componenti potenzialmente tossici.

L’ISPA è nato nel 2002 dall’accorpamento dei seguenti Organi di ricerca del CNR:

  • Istituto tossine e micotossine da parassiti vegetali di Bari (ITEM);
  • Istituto di orticoltura industriale di Bari (ISOI);
  • Istituto per la fisiologia della maturazione e della conservazione del frutto delle specie arboree mediterranee di Sassari (IMFPP);
  • Istituto di ricerca sulle biotecnologie agro-alimentari di Lecce (IRBA);
  • Centro di studio per l’alimentazione degli animali in produzione zootecnica di Torino (CSAAPZ);
  • Centro per lo studio tecnologico, bromatologico e microbiologico del latte di Milano (CSL).

L’attuale strutturazione dell’ISPA comprende quindi, oltre la sede di Bari, 4 Unità Organizzative di Supporto dislocate rispettivamente a Torino, Sassari, Milano e Lecce, per un totale di 114 unità di personale, di cui 67 ricercatori.
L’Istituto intrattiene rapporti di collaborazione con numerose Istituzioni Scientifiche, italiane e straniere, Università, grandi imprese e PMI, con le quali ha in atto progetti di ricerca e trasferimento tecnologico e contribuisce alla formazione di giovani ricercatori.

Sede di Bari

La sede di Bari proviene dall’accorpamento dell’Istituto Tossine e Micotossine da Parassiti Vegetali di Bari (ITEM) e l’Istituto sull’Orticoltura Industriale di Bari (ISOI). L’ITEM, istituito nel 1980, proveniva dalla trasformazione del Centro di Studio del CNR su le tossine e i parassiti sistemici dei vegetali. L’ISOI, costituito nel 1992, proveniva dalla trasformazione del Centro di Studio sull’Orticoltura Industriale. Parte delle ricerche in orticoltura vengono svolte presso l’Azienda sperimentale e dimostrativa “La Noria”, Mola di Bari.
Presso la sede di Bari operano attualmente: 2 dirigenti di ricerca, 8 primi ricercatori, 24 ricercatori, 14 tecnici, 3 amministrativi. L’attività di ricerca della sede di Bari è supportata da personale con contratto a tempo determinato (2 ricercatori art. 23, 3 tecnici art. 15 e un amministrativo art. 15), dottorati di ricerca, collaboratori esterni a contratto, nonché collaboratori volontari e tesisti.
Le attività di ricerca riguardano in particolare: il miglioramento della qualità e sicurezza degli alimenti; lo studio dei microrganismi di interesse agroindustriale e loro metaboliti bioattivi; la produzione sostenibile di prodotti ortofrutticoli freschi e trasformati; e lo studio dei fattori nutrizionali e idoneità alla trasformazione di prodotti ortofrutticoli.
Le principali aree tematiche sono: micologia agroalimentare, genetica dei funghi e collezione micologica (con particolare riferimento ai funghi tossigeni, relativi metodi molecolari per la diagnosi precoce, sviluppo di arrays, strategie di controllo); bioprodotti microbici per un’agricoltura a basso impatto ambientale (Biofitofarmaci, micoerbicidi, microrganosmi anatgonisti); sicurezza alimentare con particolare riferimento a micotossine (valutazione del rischio nelle colture agrarie, in alimenti e mangimi, sviluppo di metodi di analisi rapidi e/o multi-micotossine, biosensori, decontaminazione di derrate agrarie e mangimi); microbiologia dei prodotti alimentari tipici del Mezzogiorno (prodotti lattiero-caseari, carnei, panari e pasta, prodotti vegetali probiotici, bevande fermentate funzionali); sistemi produttivi sostenibili dei prodotti orticoli freschi e trasformati; valore nutrizionale ed attitudine alla trasformazione delle produzioni ortofrutticole.

Unità Organizzativa di Supporto di Torino

La UOS di Torino è costituita da due Laboratori ubicati in due comuni della provincia di Torino. Nel Laboratorio che ha sede presso il Dipartimento di Produzioni Alimentari, Epidemiologia ed Ecologia della Facoltà di Medicina Veterinaria dell’Università di Torino, nel comune di Grugliasco, si trova anche la sede amministrativa della UOS. L’altro Laboratorio costituente la UOS di Torino, denominato “Laboratorio per lo studio del Proteoma” si trova ubicato invece presso il Bioindustry Park del Canavese nel comune di Colleretto Giacosa. Nel suo complesso, la UOS di Torino consta di 11 unità di personale strutturato CNR ripartito in: 1 dirigente ricerca, 1 primo ricercatore, 4 ricercatori, 4 tecnici e 1 amministrativo. Oltre al personale strutturato, frequentano la Sezione, collaborando allo svolgimento dei vari progetti di ricerca, numerose unità di personale in formazione – tesisti e dottorandi, nonché borsisti, assegnisti di ricerca e contrattisti d’opera. Oltre all’attività di ricerca propriamente detta, tutto il personale operante nella UOS di Torino è impegnato in numerose attività di formazione universitaria in collaborazione e per conto dell’Università di Torino ed extra-universitaria (svolgimento di corsi teorico-pratici di elettroforesi bidimensionale e di Analisi del Proteoma. Nel 2002 nell’ambito del progetto di ricerca sulle proteine del latte, è stata pubblicata in rete nel sito della Sezione (http://www.ispa.cnr.it), la prima mappa 2D annotata delle proteine associate alle membrane dei globuli di grasso del latte umano.

Unità Organizzativa di Supporto di Sassari

L’attività di ricerca dell’UOS di Sassari si svolge in due laboratori, uno a Sassari e uno a Oristano. La UOS di Sassari consta di 1 Primo ricercatore, 8 Ricercatori, 9 tecnici di laboratorio 3 operai, 3 personale amministrativo.

L’UOS si occupa di tecnologie per la trasformazione, la conservazione ed il confezionamento dei prodotti ortofrutticoli mediterranei, studiando in particolare: la conservazione dei prodotti freschi e minimamente trasfromati, anche con sistemi alternativi di termoterapia e raggi UV; le teniche di prevenzione delle alterazioni attraverso il controllo biologico; l’impiego di atmosfere modificate e di particolari film plastici per il confezionamento; formulati di protezione del frutto sicuri e a basso impatto ambientale.

Le strutture base per il postraccolta includono numerose celle frigorifere ad atmosfera controllata (computerizzate) provviste di generatori di azoto e sistema di rimozione dell’etilene, celle frigo in atmosfera normale con rilievo automatico continuo della temperatura, macchinari per il confezionamento in atmosfera modificata e dispositivi per i trattamenti a caldo e per l’idrocooling.

L’UOS dispone ad Oristano di un campo sperimentale di 8 ha, di cui una parte dedicata alle collezioni del germoplasma di diverse specie frutticole di cultivar locali, nazionali ed internazionali (pero, melo, ciliegio, susino, fico, mandorlo, olivo) e una parte dedicata alla coltivazione di cultivar di agrumi nazionali ed internazionali (mandarino simili, mandarini, Clementini, arance, Satsuma, pompelmi, Pompia e Kumquat).

Unità Organizzativa di Supporto di Milano

La UOS di Milano è ubicata presso la Sezione di Industrie Agrarie del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Alimentari e Microbiologiche della Facoltà di Agraria di Milano. La UOS è costituita attualmente da 1 primo ricercatore e 2 ricercatori; collaborano inoltre un ricercatore a tempo determinato e 3 assegnisti di ricerca.
Attualmente le linee di ricerca riguardano aspetti microbiologici, chimici e tecnologici del settore lattiero-caseario, carneo e bevande fermentate rivolgendo particolare attenzione ai prodotti tipici e tradizionali ed ai problemi legati alla qualità e alla sicurezza alimentare.
Unità Organizzativa di Supporto di Lecce

La UOS di Lecce dell’ISPA svolge attività di ricerca nel settore delle biotecnologie per il miglioramento delle produzioni agroalimentari. Presso l’Unità, che ha sede nel Campus dell’Università degli Studi di Lecce, operano attualmente 1 primo ricercatore, 11 ricercatori, 3 tecnici e 2 amministrativi, nonché giovani ricercatori titolari di borse di studio, assegni di ricerca e personale in formazione che frequenta l’istituto per la preparazione della tesi di laurea o di dottorato. L’Unità dispone di Laboratori attrezzati di Biologia Molecolare, Biologia cellulare, Biochimica, Microbiologia e Microscopia.
Le attività di ricerca svolte sono finalizzate alla valorizzazione e al miglioramento della qualità dei prodotti agro-alimentari attraverso: lo studio di geni ed enzimi di vie metaboliche che influenzano la qualità dei prodotti; interventi di ingegneria genetica per il miglioramento delle proprietà salutistiche dei prodotti; la produzione biotecnologica di proteine e metaboliti bioattivi da lieviti, batteri e colture di cellule e tessuti vegetali; la valutazione in vitro dell’attività biologica di molecole di origine naturale; la selezione e la caratterizzazione di lieviti e altri microrganismi autoctoni per la valorizzazione delle produzioni vinarie tipiche regionali.

 Attività di ricerca

L’ISPA svolge attività di ricerca, di valorizzazione e trasferimento tecnologico e di formazione per la produzione di alimenti con migliorate caratteristiche organolettiche e nutrizionali, lo sviluppo di processi innovativi per l’ottenimento di prodotti primari e secondari di interesse agro-alimentare, l’identificazione dei fattori di rischio per la sicurezza alimentare e ottenimento di prodotti più sicuri mediante il monitoraggio per l’eliminazione dei componenti potenzialmente tossici.

Sede di Bari

Micologia agroalimentare, genetica dei funghi e collezione micologica

La capacità di alcuni funghi micromiceti parassiti delle piante e di alcuni agenti di ammuffimento delle derrate agrarie di produrre metaboliti tossici ha una ricaduta considerevole sulla qualità e salubrità dei prodotti delle filiere agro-alimentari. Le ricerche dell’ISPA in questa area sono concentrate, in particolare, sia sui funghi tossigeni dei generi Fusarium e Alternaria, la cui attività micotossica è più temuta in pre-raccolta, sia su quelli dei generi Aspergillus e Penicillium che invece sollevano preoccupazioni di natura micotossicologica per i prodotti in post-raccolta e per le diverse fasi delle preparazioni alimentari. Di particolare interesse sono le ricerche volte a chiarire i diversi aspetti eziologici, epidemiologici, ecofisiologici e tossigenici dei funghi colonizzatori delle derrate alimentari dell’Italia meridionale (filiere cerealicola, viti-vinicola e ortofrutticola). Anche gli aspetti della identificazione, conservazione e uso sostenibile delle risorse micologiche, intese come espressione di biodiversità, ha assunto una particolare rilevanza con la nascita dell’ingegneria genetica. A tal riguardo, le ricerche riguardano: l’isolamento, la collezione e lo studio della biodiversità dei funghi di interesse fitopatologico, micotossicologico e agroalimentare; le osservazioni sulle modalità di riproduzione dei funghi e di segregazione dei caratteri; la caratterizazione chimica e biologica dei metaboliti bioattivi; lo studio dei meccanismi molecolari alla base della produzione delle principali micotossine mediante analisi di genomica funzionale. Più in particolare, per far fronte alle nuove esigenze che richiedono metodi di identificazione sempre più attendibili, più rapidi e oggettivi, presso l’ISPA vengono sviluppati innovativi metodi diagnostici molecolari per il monitoraggio della contaminazione da funghi tossigeni nei prodotti agro-alimentari. Per la conservazione della biodiversità delle popolazioni fungine, le attività condotte presso l’ISPA prevedono l’incremento dell’attuale collezione di circa 8.000 esemplari e l’aggiornamento del relativo catalogo consultabile via internet.

Bioprodotti microbici per un’agricoltura a basso impatto ambientale

Negli ultimi anni si è assistito ad una crescita della sensibilità dei consumatori nei confronti dei potenziali rischi ambientali e sanitari legati all’uso eccessivo ed indiscriminato di pesticidi, diserbanti e anticrittogamici. Le crescenti preoccupazioni per la presenza di residui tossici nella catena alimentare e i problemi legati al ritiro dal mercato di alcuni fitofarmaci di largo impiego ritenuti pericolosi, nonché la progressiva perdita di efficacia di altri in seguito allo sviluppo di fenomeni di resistenza nell’ambito delle popolazioni degli agenti fitopatogeni hanno stimolato la ricerca di alternative “biologiche” ai fitofarmaci di sintesi. Le ricerche condotte presso l’ISPA riguardano il possibile impiego di microrganismi (funghi, lieviti e batteri) nella lotta biologica contro le malattie e i danneggiamenti delle piante e delle derrate agrarie causati da funghi, batteri, insetti, erbe infestanti, in sistemi di produzione biologica o integrata. Le ricerche riguardano anche i meccanismi biochimici e molecolari messi in atto dai microrganismi potenzialmente utili come biofitofarmaci, biofertilizzanti e biofitoregolatori, al fine di isolare e caratterizzare i metaboliti attivi, gli enzimi e i geni responsabili della loro azione benefica. Vengono inoltre condotti studi di valutazione del rischio (produzione di tossine, persistenza, effetti su organismi non-target) nel rilascio nell’ambiente di funghi e batteri utili come biofitofarmaci e biofertilizzanti. Altre ricerche riguardano anche lo sviluppo di formulati e di protocolli di impiego in campo e in magazzino per produzioni di particolare rilievo territoriale (cereali, colture orticole, fragola, agrumi, vite, olivo), anche in combinazione con nuove tecniche agronomiche a basso impatto ambientale, quali le colture fuori suolo.

Micotossine, metodi di analisi e sicurezza alimentare

La contaminazione degli alimenti da micotossine appare sempre più un fenomeno inevitabile, essendo essa influenzata da molteplici fattori sia di tipo ambientale che agronomico che sono difficilmente controllabili. La pericolosità di questi contaminanti naturali per la salute umana e animale è ormai riconosciuta dalla comunità scientifica internazionale in seguito all’accertata tossicità acuta e/o cronica di queste sostanze, infatti un numero crescente di micotossine è sottoposto a legislazione sempre più restrittiva soprattutto nei Paesi dell’Unione Europea. A tal riguardo, le ricerche dell’ISPA riguardano lo sviluppo e la validazione di metodi innovativi per l’analisi di micotossine (aflatossine, fumonisine, ocratossina A, tricoteceni, patulina, etc.) nelle diverse derrate e prodotti alimentari a rischio contaminazione. Recentemente due nuovi metodi sviluppati dall’ISPA sono stati adottati come metodi ufficiali da organizzazioni internazionali quali l’AOAC International, il Comitato Europeo di Normazione e l’Organizzazione Internazionale della Vite e del Vino e vengono utilizzati in numerosi laboratori di controllo.
Per la valutazione dell’impatto delle micotossine sulla salute umana ed animale si conducono ricerche sui biomarker di esposizione a queste sostanze e sulla loro possibile degradazione dovuta ai processi di trasformazione delle derrate in prodotti finiti.
Di particolare interesse sono le osservazioni condotte sull’efficacia di alcuni materiali adsorbenti nel diminuire la biodisponibilità delle micotossine, condotte anche mediante un modello computerizzato per simulare l’apparato gastroenterico di animali monogastrici.
Le ricerche dell’ISPA riguardano anche la produzione, l’isolamento, l’identificazione e la caratterizzazione chimica e biologica di nuovi metaboliti secondari prodotti dai funghi dei generi Fusarium e Alternaria.
Vengono inoltre condotte ricerche sullo sviluppo di saggi idonei a stimare la tossicità delle micotossine e a chiarire eventuali correlazioni tra struttura chimica e tossicità delle stesse. Di particolare utilità per valutare l’attività citotossica e immunosoppressiva sono risultati i saggi in vitro che impiegano linee cellulari linfoidi e linfociti umani e bovini stimolati con mitogeni.

Microbiologia e qualità delle produzioni alimentari

La crescente domanda del consumatore di alimenti di alta qualità impone agli imprenditori l’esigenza di realizzare su vasta scala alimenti sani, di qualità e con caratteristiche organolettiche tipiche delle lavorazioni tradizionali. Questa tendenza si riflette in una richiesta degli imprenditori di un supporto di ricerca che consenta l’attuazione di procedure di innovazione tese al miglioramento della qualità e della sicurezza del processo produttivo e del prodotto finale. Le popolazioni microbiche coinvolte nelle produzioni tradizionali del territorio italiano e europeo – alimenti trasformati vegetali, lattiero caseari, panari, carnei, ecc. – rappresentano un bacino di ceppi batterici dalle inesplorate potenzialità di applicazione tecnologica. Le competenze riguardanti la microbiologia, biochimica, biologia molecolare e bioinformatica consentono lo studio delle popolazioni microbiche e del loro ruolo nei processi di trasformazione e delle componenti che definiscono tipicità, provenienza geografica e qualità sensoriale dei prodotti, elementi funzionali al miglioramento della qualità degli alimenti.
Le ricerche prevedono la selezione, la caratterizzazione biotecnologica e l’utilizzo di ceppi batterici e di loro metaboliti per ottenere vantaggi in termini di qualità nutrizionale/funzionale e di conservabilità dei prodotti e di tipizzazione delle produzioni agro-alimentari tradizionali. La validità applicativa delle ricerche svolte nel campo del miglioramento della qualità degli alimenti è testimoniata dalle attività di trasferimento tecnologico dei risultati della ricerca che attraverso lo sviluppo di brevetti e azioni di R&S comuni offre alle realtà produttive regionali e nazionali opportunità di innovazione di processo e di prodotto, rilanciando e sostenendo la competitività aziendale. Sono infatti numerose le aziende che si avvalgono dei risultati della ricerca per l’innovazione e controllo dei loro processi produttivi e dei prodotti finali.
Gli studi sono finalizzati al miglioramento della qualità attraverso: selezione, caratterizzazione ed uso di microrganismi responsabili della trasformazione degli alimenti e di microrganismi probiotici per la realizzazione di alimenti funzionali; valutazione dei trattamenti tecnologici e messa a punto di tecniche innovative per il miglioramento dei processi produttivi e della durabilità dei prodotti.
In particolare gli studi sono volti alla ricerca di nuovi sistemi naturali antimicrobici per prevenire contaminazioni e assicurare una conservabilità ai prodotti tradizionali che possa sostenere l’ampliamento dei mercati di riferimento. Anche l’utilizzo applicativo in sistemi alimentari di ceppi con proprietà funzionali e lo sviluppo di alimenti innovativi derivati dalla trasformazione di ortaggi in nuovi prodotti probiotici che possano contribuire al benessere umano rappresenta un importante e fruttuoso obiettivo di ricerca. Inoltre la rete di collaborazioni realizzate con le imprese e con istituzioni di ricerca e salute presenti sul territorio consente che venga accertata l’efficacia funzionale dei prodotti sviluppati/migliorati.
I risultati ottenuti nel corso delle ricerche contribuiscono alla salvaguardia delle produzioni vegetali, lattiero-casearie e carnee ed alla realizzazione di alimenti con migliorate caratteristiche igienico-sanitarie, nutrizionali, funzionali ed organolettiche. Tali risultati sono utilizzati dagli imprenditori per realizzare prodotti di sicuro interesse da parte dei consumatori.

Sistemi produttivi sostenibili dei prodotti orticoli freschi e trasformati

Presso l’ISPA viene affrontata la problematica relativa alla gestione ottimale della fertilizzazione minerale tramite strategie agronomiche basate sulla conoscenza della risposta fisiologica alla fertilizzazione, oltre che sull’interazione con gli altri fattori agronomici e ambientali. I rischi più rilevanti, che derivano dalla fertilizzazione delle colture orticole, sono legati all’accumulo di nitrati negli organi eduli degli ortaggi e al rilascio nell’ambiente di azoto per lisciviazione negli strati profondi. Più in generale, le ricerche fondamentali condotte in larga parte presso l’Azienda sperimentale e dimostrativa “La Noria”, riguardano: i sistemi di coltivazione senza suolo capaci di semplificare i processi produttivi; i sistemi a ciclo chiuso per la coltivazione di ortaggi; il confronto tra coltivazioni senza suolo e su terreno; l’impiego di acque salmastre; l’allevamento in coltura idroponica di ortaggi tipici della Puglia; la caratterizzazione fisico-chimica di materiali autoctoni utilizzabili come substrato nelle coltivazioni senza suolo; la produzione di ortaggi da foglia puliti impiegabili nella IV gamma; le tecniche per produrre ortaggi da foglia a basso contenuto di nitrati; l’arricchimento degli ortaggi con micronutrienti; la biodiversità vegetale e la valorizzazione di ortaggi minori e della flora spontanea.

Valore nutrizionale ed attitudine alla trasformazione delle produzioni ortofrutticole

La valutazione del contenuto di fattori nutrizionali (antiossidanti, inulina, ecc.) e antinutrizionali o potenzialmente tossici (glico-alcaloidi, inibitori di proteasi, lectine, ecc.) di ortaggi per il consumo fresco e gli effetti dei processi di trasformazione, consentono di fare valutazioni in merito alla qualità e alla sicurezza di prodotti agroalimentari. Le ricerche condotte dall’ISPA su questi aspetti riguardano l’impiego di fattori nutrizionali per la produzione di alimenti funzionali (‘nutraceuticals’). L’ISPA sta individuando linee di pomodoro ad alto contenuto in licopene e sta mettendo a punto tecniche colturali per migliorarne la produzione e il contenuto di licopene delle bacche. Viene valutata l’idoneità alla trasformazione di ortaggi freschi e trasformati, definendo i parametri di processo, ed effettuando analisi biochimiche e sensoriali per il controllo della qualità nel corso della conservazione. Vengono anche studiati i fenomeni di imbrunimento durante la conservazione. Nel corso delle ricerche vengono individuate cultivar di carciofo e di melanzana con migliori caratteristiche dal punto di vista produttivo e qualitativo, più idonee alla conservazione e alla trasformazione.

Sezione di Torino
Qualità e salubrità dei prodotti animali e dei loro derivati

L’esigenza di qualità e salubrità dei prodotti animali, in un modello agricolo a basso impatto ambientale, ha stimolato la ricerca di sistemi di produzione agro-zootecnica alternativi. In questo ambito l’ISPA conduce ricerche sull’impiego di specie leguminose nell’alimentazione dei ruminanti quali fonti proteiche diverse. Gli studi mirano: ad individuare specie foraggere ad alto contenuto proteico e elevato valore nutrizionale per i ruminanti; all’ottimizzazione dei parametri di conservazione; e alla valutazione della contaminazione da micotossine anche in relazione a strategie di management aziendale per ridurne il rischio di contaminazione. Altre ricerche, che riguardano gli alimenti cosiddetti dietetici o ad azione preventiva nei confronti delle patologie umane più temute, mirano alla produzione di alimenti di origine zootecnica arricchiti di particolari ingredienti. A tal proposito vengono poste in atto strategie alimentari per incrementare il contenuto di acidi grassi polinsaturi della serie omega-3 sia negli animali in produzioone zootecnicha che nei pesci di allevamento, alimentati con diete a base di prodotti vegetali. Per quanto riguarda questo ultimo aspetto, le ricerche riguardano più in particolare la caratterizzazione nutrizionale di fonti proteiche e lipidiche alternative alla farina di pesce ed il loro effetto sulle prestazioni produttive sui pesci. Tali osservazioni partono dalla considerazione che nel pesce gli acidi polinsaturi sono presenti in rapporto bilanciato prevalentemente nella frazione fosfolipidica e sono localizzati nelle membrane strutturali dei tessuti in associazione con antiossidanti naturali, mentre nella maggior parte delle preparazioni farmacologiche sono presenti in concentrazioni assai elevate in forma di trigliceridi. Per tal motivo diventa importante assumere gli omega-3 attraverso l’alimentazione e indirizzare quindi le ricerche sulla dieta alimentare in tal senso. Lo sviluppo dei prodotti biologici ha fatto avviare ricerche sull’uso di antiossidanti naturali in alternativa a quelli di sintesi.

Proteomica strutturale e allergie alimentari

Nella valutazione della sicurezza e qualità di un alimento, oltre agli aspetti igienico-sanitari di base, si deve tenere conto anche del suo grado di potenziale allergenicità. Gli alimenti più diffusi che possono provocare allergie sono latte, uova, cereali, legumi, arachidi e altra frutta secca. Tra le caratteristiche peculiari vi è da tener presente che la capacità di un antigene/allergene di provocare reazioni è soggettiva e non è costante nel tempo. Un importante obiettivo della ricerca condotta presso l’ISPA è l’individuazione e la caratterizzazione molecolare dei principali allergeni contenuti nei vari alimenti. Le ricerche sono concentrate soprattutto sul miglioramento dei metodi diagnostici utilizzando allergeni puri, quindi nel valutare l’allergenicità residua in alimenti sottoposti a trattamenti tecnologici e, infine, nell’individuazione degli allergeni nascosti. Le ricerche hanno lo scopo di realizzare le basi scientifiche per la produzione di alimenti ipo-allergenici, sulla scia della recente identificazione delle Lipid Transfer Proteins (LTP) quali principali allergeni dei frutti delle Prunoidee (pesca, albicocca, prugna e ciliegia), che ha portato alla caratterizzazione di quattro nuove LTP e alla conseguente produzione di succhi di pesca ipoallergenici. Per quanto riguarda le allergie dei lattanti, le ricerche condotte presso l’ISPA mirano ad identificare la struttura dei veri allergeni del latte bovino e a perfezionare metodi analitici che possano individuare allergeni del latte nascosti in altri alimenti. Le ricerche sono anche mirate a individuare un latte alternativo a quello bovino, che sia ipo-allergenico e con migliori proprietà nutrizionali, e a caratterizzare le proteine associate ai globuli di grasso del latte umano e bovino. Le ricerche sono condotte con le più moderne tecniche proteomiche. I dati ottenuti sono stati pubblicati su importanti riviste di Proteomica (es. Proteomics), Biochimica (es. The Journal of Biological Chemistry), Allergologia (es. Journal of Allergy and Clinical Immunology) e di Scienza degli Alimenti (es. Molecular Nutrition and Food Research).

Sezione di Sassari

L’attività di ricerca dell’Istituto di Sassari è finalizzata al miglioramento e/o sviluppo di nuove tecnologie postraccolta per il mantenimento della qualità di prodotti ortofrutticoli freschi o di IV gamma (minimamente trasformati) dell’area Mediterranea. L’impatto dei trattamenti postraccolta e le condizioni di conservazione sono valutate in termini di qualità che comporta il monitoraggio delle caratteristiche organolettiche e fisiche, lo studio del comportamento fisiologico, le risposte ai patogeni e la sicurezza alimentare dei prodotti ortofrutticoli.

Ricerche in atto per migliorare e/o sviluppare:
• Tecnologie integrate per controllare i marciumi postraccolta con trattamenti termici, illuminazioni ultraviolette, controllo biologico, pre-refrigerazione (idrocooling, air-foreced cooling, icing), e/o trattamenti chimici con: sostanze GRAS (generally regarded as safe secondo l’ USFDA), nuovi fungicidi a largo spettro d’azione e basso rischio (strobilurine, anilinopirimidine e phenilphyrrole), formulati a rilascio controllato, e/o prodotti chimici in grado di migliorare l’attività dei principi attivi. L’efficienza dei fungicidi è studiata in funzione del residuo attivo nei prodotti freschi, della temperature e durata dei trattamenti e sulla base dei cambiamenti strutturali delle cere epicuticulari dei frutti attraverso studi di microscopia elettronica (SEM)
• Analisi stumentali non distruttive (NMR imaging) dei prodotti ortofrutticoli freschi allo scopo di stabilire il ruolo e le interazioni tra l’integrità cellulare, la mobilità dell’acqua (acqua legata/ libera), e le alterazioni strutturali e sensoriali connesse all’imbrunimento interno dei frutti
• Tecnologie di imballaggio per estendere la shelf-life e la sicurezza alimentare dei prodotti di IV gamma
• Metodi strumentali basati sulle interazioni tra le caratteristiche fisiche e sensoriali dei prodotti ortofrutticoli freschi finalizzati a determinare i cambiamenti qualitativi durante la conservazione
• Tecnologie postraccolta quali la termoterapia (trattamenti con aria o acqua calda) per aumentare la tolleranza delle arance pigmentate al danno da freddo indotto dai trattamenti di quarantena a bassa temperatura durante la disinfestazione dei frutti dalla mosca mediterranea (Ceratitis capitata) e per il controllo dei marciumi nelle successive fasi di commercializzazione
• Stress abiotici in postraccolta (come la termoterapia, trattamenti con luce UV-C o con ossigeno superatmosferico) per aumentare il contenuto di composti nutraceutici nei prodotti ortofrutticoli freschi.

Sezione di Milano

La principale attività di ricerca è indirizzata alla produzione degli alimenti con studi finalizzati al miglioramento della qualità attraverso: selezione, caratterizzazione ed uso di microrganismi responsabili della trasformazione degli alimenti e di microrganismi probiotici per la realizzazione di alimenti funzionali; valutazione dei trattamenti tecnologici e messa a punto di tecniche innovative per il miglioramento dei processi produttivi. Le competenze riguardanti la microbiologia, la biochimica, la biologia molecolare e la tecnologia consentono studi delle popolazioni microbiche e del loro ruolo nei processi di trasformazione. Tali competenze, inoltre, permettono ricerche volte alle componenti che definiscono tipicità, provenienza geografica e qualità sensoriale dei prodotti, elementi funzionali al miglioramento della qualità degli alimenti. Particolare attenzione è rivolta alla salvaguardia delle produzioni lattiero-casearie e carnee ed alla realizzazione di alimenti con migliorate caratteristiche igienico-sanitarie, nutrizionali, funzionali ed organolettiche. I prodotti tipici e tradizionali, infatti, sono caratterizzati dalla presenza di una specifica microflora autoctona e dall’assenza di altre flore microbiche che potrebbero avere effetti negativi (agenti patogeni, gasogeni, ecc.). È per questo che l’incremento della flora microbica specifica risulta determinante per una standardizzazione ai livelli qualitativi più elevati dei prodotti e concorre all’eliminazione degli scarti.
Le ricerche condotte in diverse aree montane, ove si producono ancora formaggi a latte crudo con metodi tradizionali, senza l’utilizzo di innesti del commercio, hanno condotto alla creazione di una ceppoteca (CNR ISPA Milano), che attualmente consta di oltre 2.000 ceppi batterici originari di diverse nicchie produttive e rappresentativi della biodiversità riscontrabile nelle specifiche produzioni casearie della regione Lombardia. I ceppi di batteri lattici appartenenti alla collezione sono stati caratterizzati sia dal punto di vista fenotipico che genotipico. Sono state pertanto valutate le loro attitudini casearie (capacità acidificante, proteolitica, riducente, produzione di gas, profilo fermentativo) la capacità di produrre sostanze inibenti quali batteriocine e le caratteristiche di probioticità.
La ricerca è rivolta anche allo sviluppo di tecnologie innovative di produzione ed allo studio di nuove soluzioni a garanzia della sicurezza dei prodotti alimentari.

Fanno parte integrante dell’attività di ricerca l’identificazione, la tipizzazione e lo studio di polimorfismi di batteri indesiderati (come Staphylococcus aureus).
I risultati possono essere utilizzati dagli imprenditori per realizzare prodotti di sicuro interesse da parte dei consumatori.

Attività principali:
- Ricerca di base ed applicata
- Formazione
Sezione di Lecce

Vie metaboliche della cellula vegetale e qualità dei prodotti

L’attività di ricerca riguarda la caratterizzazione delle vie metaboliche coinvolte nella biosintesi di metaboliti primari e secondari delle piante importanti nel determinare le caratteristiche organolettiche e nutrizionali dei prodotti. In particolare l’attenzione è rivolta alla caratterizzazione molecolare e biochimica di geni ed enzimi del metabolismo lipidico e dei fenilpropanoidi. Inoltre sono in corso ricerche per modificare vie metaboliche coinvolte nella biosintesi di metaboliti secondari con proprietà salutistiche (polifenoli). Un’altra attività correlata riguarda la produzione di proteine ricombinanti (lipossigenasi, idroperossido liasi) coinvolte nella biosintesi di aromi naturali.

Produzione biotecnologica di composti bioattivi.

Tra gli aspetti più peculiari di alcuni metaboliti prodotti dalle piante vi è la capacità di esercitare un’azione di neutralizzazione dei radicali liberi dell’ossigeno. Il loro impiego nell’alimentazione può portare alla prevenzione di importanti patologie. L’acquisizione di conoscenze sulle vie biosintetiche di tali metaboliti costituisce la premessa per indurne la produzione in sistemi basati sull’uso delle colture cellulari utilizzate come biofabbriche. Le ricerche su tale aspetto sono concentrate sulla messa a punto dei parametri ottimali per la produzione da colture di cellule e/o tessuti di tocoferoli antocianine, resveratrolo e/o altre molecole di interesse farmacologico. Vengono inoltre condotte ricerche relative allo studio dell’attività biologica di molecole naturali mediante saggi in vitro su colture di cellule animali.

Biotecnologie microbiche per il miglioramento delle produzioni vinicole.

L’attività di ricerca è finalizzata alla caratterizzazione biotecnologica di batteri lattici e lieviti associati ai principali vitigni ed areali di produzione regionali. Tale attività prevede l’identificazione e la caratterizzazione della microflora e, in particolare di ceppi d’interesse industriale, mediante l’applicazione di metodiche molecolari innovative, analisi delle caratteristiche fenotipiche e genotipiche, studio delle proprietà fisiologiche, tecnologiche ed enologiche della microflora selezionata. Tale studio è inoltre finalizzato alla preparazione di ceppi starter autoctoni che permettono di esprimere al meglio il potenziale della materia prima “uva” (aromi, struttura e colore) assicurando contemporaneamente il corretto svolgimento del processo fermentativo. Vengono inoltre condotte attività di ricerca per la produzione, in sistemi eterologhi (batteri/lieviti), di laccasi, tirosinasi e carbossipeptidasi ricombinanti di origine fungina, con possibili applicazioni in campo enologico ed ambientale.