Study of the antioxidant fraction in edible olive oils obtained from different technological systems and parameters

Questo lavoro di tesi è stato suddiviso in tre parti. L’argomento principale è stato lo “Studio della componente antiossidante di oli ottenuti da olive mediante l’utilizzo di diversi sistemi e parametri tecnologici”. E’ ben noto come la qualità ossidativa di un olio di oliva dipenda oltre che dalla sua composizione in acidi grassi, dalla presenza di composti caratterizzati da un elevata attività antiossidante, ovvero le sostanze fenoliche. I composti fenolici contribuiscono quindi in maniera preponderante alla shelf life dell’olio extravergine di oliva. Inoltre sono state riscontrate delle forti correlazione tra alcune di queste sostanze e gli attributi sensoriali positivi di amaro e piccante. E’ poi da sottolineare come il potere antiossidante dei composti fenolici degli oli vergini di oliva, sia stato negli ultimi anni oggetto di considerevole interesse, poiché correlato alla protezione da alcune patologie come ad esempio quelle vascolari, degenerative e tumorali. Il contenuto delle sostanze fenoliche negli oli di oliva dipende da diversi fattori: cultivar, metodo di coltivazione, grado di maturazione delle olive e ovviamente dalle operazioni tecnologiche poiché possono variare il quantitativo di questi composti estratto. Alla luce di quanto appena detto abbiamo valutato l’influenza dei fattori agronomici (metodi di agricoltura biologica, integrata e convenzionale) e tecnologici (riduzione della temperatura della materia prima, aggiunta di coadiuvanti in fase di frangitura e di gramolatura, confronto tra tre oli extravergini di oliva ottenuti mediante diversi sistemi tecnologici) sul contenuto in composti fenolici di oli edibili ottenuti da olive (paper 1-3-4). Oltre alle sostanze fenoliche, negli oli di oliva sono presenti altri composti caratterizzati da proprietà chimiche e nutrizionali, tra questi vi sono i fitosteroli, ovvero gli steroli tipici del mondo vegetale, che rappresentano la frazione dell’insaponificabile quantitativamente più importante dopo gli idrocarburi. La composizione quali-quantitativa degli steroli di un olio di oliva è una delle caratteristiche analitiche più importanti nella valutazione della sua genuinità; infatti la frazione sterolica è significativamente diversa in funzione dell’origine botanica e perciò viene utilizzata per distinguere tra di loro gli oli e le loro miscele. Il principale sterolo nell’olio di oliva è il β- sitosterolo, la presenza di questo composto in quantità inferiore al 90% è un indice approssimativo dell’aggiunta di un qualsiasi altro olio. Il β-sitosterolo è una sostanza importante dal punto di vista della salute, poiché si oppone all’assorbimento del colesterolo. Mentre in letteratura si trovano numerosi lavori relativi al potere antiossidante di una serie di composti presenti nell’olio vergine di oliva (i già citati polifenoli, ma anche carotenoidi e tocoferoli) e ricerche che dimostrano invece come altri composti possano promuovere l’ossidazione dei lipidi, per quanto riguarda il potere antiossidante degli steroli e dei 4- metilsteroli, vi sono ancora poche informazioni. Per questo è stata da noi valutata la composizione sterolica in oli extravergini di oliva ottenuti con diverse tecnologie di estrazione e l’influenza di questa sostanza sulla loro stabilità ossidativa (paper 2). E’ stato recentemente riportato in letteratura come lipidi cellulari evidenziati attraverso la spettroscopia di risonanza nucleare magnetica (NMR) rivestano una importanza strategica da un punto di vista funzionale e metabolico. Questi lipidi, da un lato un lato sono stati associati allo sviluppo di cellule neoplastiche maligne e alla morte cellulare, dall’altro sono risultati anche messaggeri di processi benigni quali l’attivazione e la proliferazione di un normale processo di crescita cellulare. Nell’ambito di questa ricerca è nata una collaborazione tra il Dipartimento di Biochimica “G. Moruzzi” ed il Dipartimento di Scienze degli Alimenti dell’Università di Bologna. Infatti, il gruppo di lipochimica del Dipartimento di Scienze degli Alimenti, a cui fa capo il Prof. Giovanni Lercker, da sempre si occupa dello studio delle frazioni lipidiche, mediante le principali tecniche cromatografiche. L’obiettivo di questa collaborazione è stato quello di caratterizzare la componente lipidica totale estratta dai tessuti renali umani sani e neoplastici, mediante l’utilizzo combinato di diverse tecniche analitiche: la risonanza magnetica nucleare (1H e 13C RMN), la cromatografia su strato sottile (TLC), la cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC) e la gas cromatografia (GC) (paper 5-6-7)

La dimensione giuridica della politica alimentare europea

La ricerca consiste nell’analisi degli elementi normativi che caratterizzano l’azione della Comunità in materia di alimenti. L’obiettivo è quello di verificare l’esistenza di un nucleo di principi comuni cui il legislatore comunitario si ispira nella ricerca di un equilibrio tra le esigenze di tutela della salute e quelle relative alla libera circolazione degli alimenti. Lo studio si apre con la ricostruzione storica delle principali fasi che hanno condotto alla definizione della politica comunitaria di sicurezza alimentare. Durante i primi anni del processo di integrazione europea, l’attenzione del legislatore comunitario si è concentrata sugli alimenti, esclusivamente in virtù della loro qualità di merci. La tutela della salute rimaneva nella sfera di competenza nazionale e le incursioni del legislatore comunitario in tale settore erano volte ad eliminare le divergenze normative suscettibili di rappresentare un ostacolo al commercio. Nella trattazione sono illustrati i limiti che un approccio normativo essenzialmente orientato alla realizzazione del mercato interno era in grado potenzialmente di creare sul sistema e che le vicende legate alle crisi alimentari degli anni Novanta hanno contribuito a rendere evidenti. Dall’urgenza di un coinvolgimento qualitativamente diverso della Comunità nelle tematiche alimentari, si è sviluppata progressivamente la necessità di una politica che fosse in grado di determinare un punto di equilibrio tra le esigenze di sicurezza alimentare e quelle della libera circolazione degli alimenti. Il risultato di tale processo di riflessione è stata l’adozione del Regolamento 178/2002 CE che stabilisce i principi e i requisiti generali della legislazione alimentare ed istituisce l’Autorità per la sicurezza alimentare. Nei capitoli successivi, è svolta un’analisi dettagliata delle innovazioni normative introdotte nell’ambito dell’azione comunitaria in materia di alimenti, con l’obiettivo di verificare se tale riforma abbia impresso alla formazione delle regole in materia di alimenti caratteristiche e specificità proprie. In particolare, vengono esaminate le finalità della politica alimentare comunitaria, evidenziando il ruolo centrale ormai assunto dalla tutela della salute rispetto al principio fondamentale della libera circolazione. Inoltre, l’analisi si concentra nell’identificazione del campo di applicazione materiale – la definizione di alimento – e personale – la definizione di impresa alimentare e di consumatore – della legislazione alimentare. Successivamente, l'analisi si concentra s sui principi destinati ad orientare l’attività normativa della Comunità e degli Stati membri nell’ambito del settore in precedenza individuato. Particolare attenzione viene dedicata allo studio dell’interazione tra l’attività di consulenza scientifica e la fase politico-decisionale, attraverso l’approfondimento del principio dell’analisi dei rischi, del principio di precauzione e del principio di trasparenza. Infine, l’analisi si conclude con lo studio di alcuni requisiti innovativi introdotti dal Regolamento 178 come la rintracciabilità degli alimenti, l’affermazione generale dell’esigenza di garantire la sicurezza dei prodotti e la responsabilità primaria degli operatori del settore alimentare. Il risultato del profondo ripensamento del sistema attuato con il Regolamento 178 é la progressiva individuazione di un quadro di principi e requisiti orizzontali destinati ad imprimere coerenza ed organicità all’azione della Comunità in materia di alimenti. Tale tendenza è inoltre confermata dalla giurisprudenza comunitaria che utilizza tali principi in chiave interpretativa ed analogica. Lo studio si conclude con alcune considerazioni di carattere generale, mettendo in luce la difficoltà di bilanciare le esigenze di protezione della salute con gli imperativi della libera di circolazione degli alimenti. Tale difficoltà dipende dalla natura di merce “complessa” dei prodotti alimentari nel senso che, accanto alla dimensione economica e commerciale, essi sono caratterizzati da un’importante dimensione sociale e culturale. L'indagine svolta mostra come nel settore considerato la ricerca di un equilibrio tra esigenze contrapposte ha prodotto una sostanziale centralizzazione della gestione della politica alimentare a livello europeo.

Technological processes study for high value health ingredients and foods production

This PhD thesis describes set up of technological models for obtaining high health value foods and ingredients that preserve the final product characteristics as well as enrich with nutritional components. In particular, the main object of my research has been Virgin Olive Oil (VOO) and its important antioxidant compounds which differentiate it from all other vegetables oils. It is well known how the qualitative and quantitative presence of phenolic molecules extracted from olives during oil production is fundamental for its oxidative and nutritional quality. For this purpose, agronomic and technological conditions of its production have been investigated. It has also been examined how this fraction can be better preserved during storage. Moreover, its relation with VOO sensorial characteristics and its interaction with a protein in emulsion foods have also been studied. Finally, an experimental work was carried out to determine the antioxidative and heat resistance properties of a new antioxidant (EVS-OL) when used for high temperature frying such as is typically employed for the preparation of french fries. Results of the scientific research have been submitted for a publication and some data has already been published in national and international scientific journals.

Food safety in wine: optimization of analytical controls and evaluation of production technologies

This PhD thesis has been proposed to validate and then apply innovative analytical methodologies for the determination of compounds with harmful impact on human health, such as biogenic amines and ochratoxin A in wines. Therefore, the influence of production technology (pH, amino acids precursor and use of different malolactic starters) on biogenic amines content in wines was evaluated. An HPLC method for simultaneous determination of amino acids and amines with precolumnderivatization with 9-Fluorenyl-methoxycarbonyl chloride (FMOC-Cl) and UV detection was developed. Initially, the influence of pH, time of derivatization, gradient profile were studied. In order to improve the separation of amino acids and amines and reduce the time of analysis, it was decided to study the influence of different flows and the use of different columns in the chromatographic method. Firstly, a C18 Luna column was used and later two monolithic columns Chromolith in series. It appeared to be suitable for an easy, precise and accurate determination of a relatively large number of amino acids and amines in wines. This method was then applied on different wines produced in the Emilia Romagna region. The investigation permitted to discriminate between red and white wines. Amino acids content is related to the winemaking process. Biogenic amines content in these wines does not represent a possible toxicological problem for human health. The results of the study of influence of technologies and wine composition demonstrated that pH of wines and amino acids content are the most important factors. Particularly wines with pH > 3,5 show higher concentration of biogenic amines than wines with lower pH. The enrichment of wines by nutrients also influences the content of some biogenic amines that are higher in wines added with amino acids precursors. In this study, amino acids and biogenic amines are not statistically affected by strain of lactic acid bacteria inoculated as a starter for malolactic fermentation. An evaluation of different clean-up (SPE-MycoSep; IACs and LLE) and determination methods (HPLC and ELISA) of ochratoxin A was carried out. The results obtained proved that the SPE clean-up are reliable at the same level while the LLE procedures shows lowest recovery. The ELISA method gave a lower determination and a low reproducibility than HPLC method.

Quality and safety of oils and fats obtained as co-products or by-products of the food chain and destined to animal production

The aim of the first part of this thesis was to evaluate the effect of trans fatty acid- (TFA), contaminant, polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH)- and oxidation productenriched diets on the content of TFA and conjugated linoleic acid (CLA) isomers in meat and liver of both poultry and rabbit. The enriched feedings were prepared with preselected fatty co-and by-products that contained low and high levels of TFA (low, palm fatty acid distillate; high, hydrogenated palm fatty acid distillate), environmental contaminants (dioxins and PCBs) (two different fish oils), PAH (olive oil acid oils and pomace olive oil from chemical refining, for low and high levels) and oxidation products (sunflower-olive oil blend before and after frying), so as to obtain single feedings with three enrichment degrees (high, medium and low) of the compound of interest. This experimental set-up is a part of a large, collaborative European project (http://www.ub.edu/feedfat/), where other chemical and health parameters are assessed. Lipids were extracted, methylated with diazomethane, then transmethylated with 2N KOH/methanol and analyzed by GC and silver-ion TLC-GC. TFA and CLA were determined in the fats, the feedings, meat and liver of both poultry and rabbit. In general, the level of TFA and CLA in meat and liver mainly varied according to those originally found in the feeding fats. It must be pointed out, though, that TFA and CLA accumulation was different for the two animal species, as well as for the two types of tissues. The TFA composition of meat and liver changes according to the composition of the oils added to the feeds with some differences between species. Chicken meat with skin shows higher TFA content (2.6–5.4 fold) than rabbit meat, except for the “PAH” trial. Chicken liver shows higher TFA content (1.2–2.1 fold) than rabbit liver, except for the “TRANS” and “PAH” trials. In both chicken and rabbit meats, the TFA content was higher for the “TRANS” trial, followed by the “DIOXIN” trial. Slight differences were found on the “OXIDATION” and “PAH” trends in both types of meats. In both chicken and rabbit livers, the TFA content was higher for the “TRANS” trial, followed by those of the “PAH”, “DIOXIN” and “OXIDATION” trials. This trend, however, was not identical to that of feeds, where the TFA content varied as follows: “TRANS” > “DIOXIN” >“PAH” > “OXIDATION”. In chicken and rabbit meat samples, C18:1 TFA were the most abundant, followed by C18:2 TFA and C18:3 TFA, except for the “DIOXIN” trial where C18:3 TFA > C18:2 TFA. In chicken and rabbit liver samples of the “TRANS” and “OXIDATION” trials, C18:1 TFA were the most abundant, followed by C18:2 TFA and C18:3 TFA, whereas C18:3 TFA > C18:2 in the “DIOXIN” trial. Slight differences were found on the “PAH” trend in livers from both species. The second part of the thesis dealt with the study of lipid oxidation in washed turkey muscle added with different antioxidants. The evaluation on the oxidative stability of muscle foods found that oxidation could be measured by headspace solid phase microestraction (SPME) of hexanal and propanal. To make this method effective, an antioxidant system was added to stored muscle to stop the oxidative processes. An increase in ionic strength of the sample was also implemented to increase the concentration of aldehydes in the headspace. This method was found to be more sensitive than the commonly used thiobarbituric acid reactive substances (TBARs) method. However, after antioxidants were added and oxidation was stopped, the concentration of aldehydes decreased. It was found that the decrease in aldehyde concentration was due to the binding of the aldehydes to muscle proteins, thus decreasing the volatility and making them less detectable.

Innovative treatments for shelf-life extension of whole and fresh-cut fruit

Maintaining the postharvest quality of whole and fresh-cut fruit during storage and distribution is the major challenge facing fruit industry. For this purpose, industry adopt a wide range of technologies to enable extended shelf-life. Many factors can lead to loss of quality in fresh product, hence the common description of these products as ‘perishable’. As a consequence normal factors such as transpiration and respiration lead ultimately to water loss and senescence of the product. Fruits and vegetables are living commodities and their rate of respiration is of key importance to maintenance of quality. It has been commonly observed that the greater the respiration rate of a product, the shorter the shelf-life. The principal problem for fresh-cut fruit industries is the relative shorter shelf-life of minimally processed fruit (MPF) compared to intact product. This fact is strictly connected with the higher ethylene production of fruit tissue stimulated during fresh-cut processing (peeling, cutting, dipping). 1-Methylcyclopropene (1-MCP) is an inhibitor of ethylene action and several researches have shown its effectiveness on the inhibition of ripening and senescence incidence for intact fruit and consequently on their shelf-life extension. More recently 1-MCP treatment has been tested also for shelf-life extension of MPF but discordant results have been obtained. Considering that in some countries 1-MCP is already a commercial product registered for the use on a number of horticultural products, the main aim of this actual study was to enhance our understanding on the effects of 1-MCP treatment on the quality maintenance of whole and fresh-cut climacteric and non-climacteric fruit (apple, kiwifruit and pineapple). Concerning the effects of 1-MCP on whole fruit, was investigated the effects of a semi-commercial postharvest treatment with 1-MCP on the quality of Pink Lady apples as functions of fruit ripening stage, 1-MCP dose, storage time and also in combination with controlled atmospheres storage in order to better understand what is the relationship among these parameters and if is possible to maximize the 1-MCP treatment to meet the market/consumer needs and then in order to put in the market excellent fruit. To achieve this purpose an incomplete three-level three-factor design was adopted. During the storage were monitored several quality parameters: firmness, ripening index, ethylene and carbon dioxide production and were also performed a sensory evaluations after 6 month of storage. In this study the higher retention of firmness (at the end of storage) was achieved by applying the greatest 1-MCP concentration to fruits with the lowest maturity stage. This finding means that in these semi-commercial conditions we may considerate completely blocked the fruit softening. 1-MCP was able to delay also the ethylene and CO2 production and the maturity parameters (soluble solids content and total acidity). Only in some cases 1-MCP generate a synergistic effect with the CA storage. The results of sensory analyses indicated that, the 1-MCP treatment did not affect the sweetness and whole fruit flavour while had a little effect on the decreasing cut fruit flavour. On the contrary the treated apple was more sour, crisp, firm and juicy. The effects of some treatment (dipping and MAP) on the nutrient stability were also investigated showing that in this case study the adopted treatments did not have drastic effects on the antioxidant compounds on the contrary the dipping may enhance the total antioxidant activity by the accumulation of ascorbic acid on the apple cut surface. Results concerning the effects of 1-MCP in combination with MAP on the quality parameters behaviour of the kiwifruit were not always consistent and clear: in terms of colour maintenance, it seemed to have a synergistic effect with N2O MAP; as far as ripening index is concerned, 1-MCP had a preservative effect, but just for sample packed in air.

Buoni cibi per buoni pensieri. Rituali di consumo alimentare tra flussi di globalizzazione e pratiche di localizzazione

La tesi di dottorato “Buoni cibi per buoni pensieri. Rituali di consumo alimentare tra flussi di globalizzazione e pratiche di localizzazione” verte attorno allo studio e all’approfondimento della sociologia dei consumi, con particolare riferimento alle relazioni che si possono instaurare tra i comportamenti alimentari collettivi a livello locale e il sistema globale. Il focus dell’analisi si incentra sulla sostenibilità dei consumi, fenomenologia esemplificativa di una modalità di rapporto degli uomini con i cibi innovativa e al contempo nient’affatto scontata: non soltanto a livello individual-collettivo come strumento di intelligibilità sociale e costruzione di senso, ma anche sul piano sistemico come rapporto con l’ambiente e il mondo circostante. In effetti, il percorso di studi che ha condotto all’elaborazione teorica ed empirica della tesi di dottorato, pur muovendo da studi radicati nella letteratura socio-antropologica come il consumo dei cibi e la cultura da essi veicolata, viene oggi inquadrata all’interno di nuovi scenari sullo sfondo del mutamento socioeconomico: le pratiche di sostenibilità causate dalle ambivalenti ripercussioni giocate dalla globalizzazione sui sistemi sociali. Se è vero infatti che oggi si vive in una società complessa, caratterizzata dalla crescente centralità del sistema del consumo rispetto agli altri sottosistemi, è evidente come una ri-lettura critica delle sue dimensioni simboliche ed intersoggettive nel senso del ridimensionamento degli aspetti legati alla mercificazione e al materialismo, faccia sì che la tesi dottorale si orienti sulla ricerca di una sostenibilità oggi tanto diffusa, da sostanziarsi sempre più anche nelle pratiche di consumo alimentare. Oggetto specifico di questo lavoro sono dunque, senza pretesa di esaustività ma rappresentative del contesto spaziale preso in esame, fenomenologie del consumo alimentare italiano all’interno di uno scenario globale: in particolare, si affronta la nuova cultura della sostenibilità che nasce dall’incontro fra i cittadini-consumatori e le complesse tematiche emergenti del sistema sociale di riferimento.

Effetto di erbicidi su crescita ed efficienza fotosintetica della diatomea Skeletonema marinoi

In questa tesi è stato studiato l’effetto dell’esposizione della diatomea Skeletonema marinoi, una specie molto comune nel Nord Adriatico e importante per il suo annuale contributo alla produzione primaria, agli erbicidi maggiormente utilizzati nella pianura Padana e riscontrati in acque dolci e salmastre di zone limitrofe al mare Adriatico. Gli erbicidi scelti consistono in terbutilazina e metolachlor, i più frequentemente riscontrati sia nelle acque superficiali che in quelle sotterranee dell’area Padana, noti per avere un effetto di inibizione su vie metaboliche dei vegetali; inoltre è stato valutato anche l’effetto di un prodotto di degradazione della terbutilazina, la desetilterbutilazina, presente anch’esso in concentrazioni pari al prodotto di origine e su cui non si avevano informazioni circa la tossicità sul fitoplancton. L’esposizione delle microalghe a questi erbicidi può avere effetti che si ripercuotono su tutto l’ecosistema: le specie fitoplanctoniche, in particolare le diatomee, sono i produttori primari più importanti dell’ecosistema: questi organismi rivestono un ruolo fondamentale nella fissazione del carbonio, rappresentando il primo anello della catena alimentari degli ambienti acquatici e contribuendo al rifornimento di ossigeno nell’atmosfera. L’effetto di diverse concentrazioni di ciascun composto è stato valutato seguendo l’andamento della crescita e dell’efficienza fotosintetica di S. marinoi. Per meglio determinare la sensibilità di questa specie agli erbicidi, l’effetto della terbutilazina è stato valutato anche al variare della temperatura (15, 20 e 25°C). Infine, dal momento che gli organismi acquatici sono solitamente esposti a una miscela di composti, è stato valutato l’effetto sinergico di due erbicidi, entrambi somministrati a bassa concentrazione. Le colture di laboratorio esposte a concentrazioni crescenti di diversi erbicidi e, in un caso, anche a diverse temperature, indicano che l’erbicida al quale la microalga mostra maggiore sensibilità è la Terbutilazina. Infatti a parità di concentrazioni, la sensibilità della microalga alla Terbutilazina è risultata molto più alta rispetto al suo prodotto di degradazione, la Desetilterbutilazina e all’erbicida Metolachlor. Attraverso l’analisi di densità algale, di efficienza fotosintetica, di biovolume e di contenuto intracellulare di Carbonio e Clorofilla, è stato dimostrato l’effetto tossico dell’erbicida Terbutilazina che, agendo come inibitore del trasporto degli elettroni a livello del PS-II, manifesta la sua tossicità nell’inibizione della fotosintesi e di conseguenza sulla crescita e sulle proprietà biometriche delle microalghe. E’ stato visto come la temperatura sia un parametro ambientale fondamentale sulla crescita algale e anche sugli effetti tossici di Terbutilazina; la temperatura ideale per la crescita di S. marinoi è risultata essere 20°C. Crescendo a 15°C la microalga presenta un rallentamento nella crescita, una minore efficienza fotosintetica, variazione nei valori biometrici, mostrando al microscopio forme irregolari e di dimensioni inferiori rispetto alle microalghe cresciute alle temperature maggiori, ed infine incapacità di formare le tipiche congregazioni a catena. A 25° invece si sono rivelate difficoltà nell’acclimatazione: sembra che la microalga si debba abituare a questa alta temperatura ritardando così la divisione cellulare di qualche giorno rispetto agli esperimenti condotti a 15° e a 20°C. Gli effetti della terbutilazina sono stati maggiori per le alghe cresciute a 25°C che hanno mostrato un calo più evidente di efficienza fotosintetica effettiva e una diminuzione di carbonio e clorofilla all’aumentare delle concentrazioni di erbicida. Sono presenti in letteratura studi che attestano gli effetti tossici paragonabili dell’atrazina e del suo principale prodotto di degradazione, la deetilatrazina; nei nostri studi invece non sono stati evidenziati effetti tossici significativi del principale prodotto di degradazione della terbutilazina, la desetilterbutilazina. Si può ipotizzare quindi che la desetilterbutilazina perda la propria capacità di legarsi al sito di legame per il pastochinone (PQ) sulla proteina D1 all’interno del complesso del PSII, permettendo quindi il normale trasporto degli elettroni del PSII e la conseguente sintesi di NADPH e ATP e il ciclo di riduzione del carbonio. Il Metolachlor non evidenzia una tossicità severa come Terbutilazina nei confronti di S. marinoi, probabilmente a causa del suo diverso meccanismo d’azione. Infatti, a differenza degli enzimi triazinici, metolachlor agisce attraverso l’inibizione delle elongasi e del geranilgeranil pirofosfato ciclasi (GGPP). In letteratura sono riportati casi studio degli effetti inibitori di Metolachlor sulla sintesi degli acidi grassi e di conseguenza della divisione cellulare su specie fitoplanctoniche d’acqua dolce. Negli esperimenti da noi condotti sono stati evidenziati lievi effetti inibitori su S. marinoi che non sembrano aumentare all’aumentare della concentrazione dell’erbicida. E’ interessante notare come attraverso la valutazione della sola crescita non sia stato messo in evidenza alcun effetto mentre, tramite l’analisi dell’efficienza fotosintetica, si possa osservare che il metolachlor determina una inibizione della fotosintesi.

Studi ed approfondimenti sulla composizione in acidi grassi del latte bovino di razza Reggiana con diverso fenotipo per k-caseina e Beta-lactoglobulina

The aim of the present study was to examine the association between milk protein polymorphism and fatty acids profiles of bovine milk. Milk samples were collected from each of 55 Reggiana cows during early, mid and late lactation, respectively, in two farms within the production area of Parmigiano Reggiano cheese. Identification and quantification of fatty acids were performed by gas chromatography. Milk fatty acid composition using cows of differing κ-casein (κ-Cn) and β-lactoglobulin (β-Lg) phenotypes was investigated. Statistically significant results regarding the associations between milk fatty acid composition and κ-Cn phenotype were found, in particular, κ-Cn BB seems to influence de novo fatty acid synthesis in the mammary gland. Also κ-Cn AB seems to have the same effect. Proportions of C10:0 (2,29a AA; 2,53b AB; 2,59b BB), C12:0 (2,77a AA; 3,17b AB; 3,20b BB) and C14:0 (9,22a AA; 10,25b AB; 10,27b BB) were higher in the milk from cows with κ-Cn phenotype AB and BB vs κ-Cn phenotype AA (p<0,05). Conversely C18:0 (7,84b AA; 7,20a,b AB; 6,94a BB) and C18:1 (19,19b AA; 16,81a AB; 16,79a BB) were lower in the milk from cows with κ-Cn phenotype AB and BB vs κ-Cn phenotype AA. The association between milk fatty acid composition and β-Lg phenotype was not statistically significant, except for some fatty acids. In particular, C12:0 (3,05a AA; 3,04a AB; 3,33b BB) was higher in the milk from cows with β-Lg phenotype BB vs β-Lg phenotype AA and AB (p<0,05). Concentrations of C18:0 (6,93a AA; 7,86b AB; 6,59a BB) and C18:1 (16,74a,b AA; 18,24b AB; 16,07a BB) were lower in the milk from cows with β-Lg phenotype AA and BB vs β-Lg phenotype AB (p<0,05). Moreover this research, carried out in farms within the Parmigiano Reggiano cheese district, analysed also the size distribution of fat globules in bulk milk of Reggiana and Frisona breed cows. In particular, the size distribution of individual milk fat globules of Reggiana cows with differing κ-Cn phenotypes was considered. From first observations, no statistically significant differences were observed.

Determination of bioactive and potentially toxic compounds in food: raw material analysis and shelf life evaluation

"Bioactive compounds" are extranutritional constituents that typically occur in small quantities in food. They are being intensively studied to evaluate their effects on health. Bioactive compounds include both water soluble compounds, such as phenolics, and lipidic substances such as n-3 fatty acids, tocopherols and sterols. Phenolic compounds, tocopherols and sterols are present in all plants and have been studied extensively in cereals, nuts and oil. n-3 fatty acids are present in fish and all around the vegetable kingdom. The aim of the present work was the determination of bioactive and potentially toxic compounds in cereal based foods and nuts. The first section of this study was focused on the determination of bioactive compounds in cereals. Because of that the different forms of phytosterols were investigated in hexaploid and tetraploid wheats. Hexaploid cultivars were the best source of esterified sterols (40.7% and 37.3% of total sterols for Triticum aestivum and Triticum spelta, respectively). Significant amounts of free sterols (65.5% and 60.7% of total sterols for Triticum durum and Triticum dicoccon, respectively) were found in the tetraploid cultivars. Then, free and bound phenolic compounds were identified in barley flours. HPLCESI/ MSD analysis in negative and positive ion mode established that barley free flavan-3- ols and proanthocyanidins were four dimers and four trimers having (epi)catechin and/or (epi)gallocatechin (C and/or GC) subunits. Hydroxycinnamic acids and their derivatives were the main bound phenols in barley flours. The results obtained demonstrated that barley flours were rich in phenolic compounds that showed high antioxidant activity. The study also examined the relationships between phenolic compounds and lipid oxidation of bakery. To this purpose, the investigated barley flours were used in the bakery production. The formulated oven products presented an interesting content of phenolic compounds, but they were not able to contain the lipid oxidation. Furthermore, the influence of conventional packaging on lipid oxidation of pasta was evaluated in n-3 enriched spaghetti and egg spaghetti. The results proved that conventional packaging was not appropriated to preserve pasta from lipid oxidation; in fact, pasta that was exposed to light showed a high content of potentially toxic compounds derived from lipid oxidation (such as peroxide, oxidized fatty acids and COPs). In the second section, the content of sterols, phenolic compounds, n-3 fatty acids and tocopherols in walnuts were reported. Rapid analytical techniques were used to analyze the lipid fraction and to characterize phenolic compounds in walnuts. Total lipid chromatogram was used for the simultaneous determination of the profile of sterols and tocopherols. Linoleic and linolenic acids were the most representative n-6 and n-3 essential dietary fatty acids present in these nuts. Walnuts contained substantial amounts of γ- and δ-tocopherol, which explained their antioxidant properties. Sitosterol, Δ5-avenasterol and campesterol were the major free sterols found. Capillary electrophoresis coupled to DAD and microTOF was utilized to determine phenolic content of walnut. A new compound in walnut ((2E,4E)- 8-hydroxy-2,7-dimethyl-2,4-decadiene-1,10-dioic acid 6-O-β-D-glucopiranosyl ester, [M−H]− 403.161m/z) with a structure similar to glansreginins was also identified. Phenolic compounds corresponded to 14–28% of total polar compounds quantified. Aglycone and glycosylated ellagic acid represented the principal components and account for 64–75% of total phenols in walnuts. However, the sum of glansreginins A, B and ((2E,4E)-8-hydroxy- 2,7-dimethyl-2,4-decadiene-1,10-dioic acid 6-O-β-D-glucopiranosyl ester was in the range of 72–86% of total quantified compounds.

Application of different instrumental techniques to the selective evaluation of bio-sensible compounds in foodstuff of animal and vegetable origin

This PhD thesis describes the application of some instrumental analytical techniques suitable to the study of fundamental food products for the human diet, such as: extra virgin olive oil and dairy products. These products, widely spread in the market and with high nutritional values, are increasingly recognized healthy properties although their lipid fraction might contain some unfavorable components to the human health. The research activity has been structured in the following investigations: “Comparison of different techniques for trans fatty acids analysis” “Fatty acids analysis of outcrop milk cream samples, with particular emphasis on the content of Conjugated Linoleic Acid (CLA) and trans Fatty Acids (TFA), by using 100m high-polarity capillary column” “Evaluation of the oxidited fatty acids (OFA) content during the Parmigiano-Reggiano cheese seasoning” “Direct analysis of 4-desmethyl sterols and two dihydroxy triterpenes in saponified vegetal oils (olive oil and others) using liquid chromatography-mass spectrometry” “Quantitation of long chain poly-unsatured fatty acids (LC-PUFA) in base infant formulas by Gas Chromatography, and evaluation of the blending phases accuracy during their preparation” “Fatty acids composition of Parmigiano Reggiano cheese samples, with emphasis on trans isomers (TFA)”

Valutazione dell'evoluzione della componente fenolica di Olea Europaea durante l'intero ciclo di maturazione del frutto

This PhD thesis is related to the evolution of phenolic composition of olive fruit to demonstrate the relationship between the raw material sources and the compounds responsible for the healthy and sensory properties of virgin olive oil, and to investigate the mechanisms involved in the synthesis and/or in the degradation of the phenolic fraction. On the basis of phenolic compositions of twelve Italian olive cultivars (Bianchella, Canino, Coratina, Dolce di Andria, Dritta, Frantoio, Leccino, Moraiolo, Nocellara del Belice, Nocellara Etnea, Rosciola and Tendellone) analysed, some significative qualitative and quantitative differences were observed. The main results were utilized, during the following analysis of the genetic expressions of olive cultivars, to determine the genes directly involved in the synthesis and the degradation of the phenolic fraction during the different fruit ripening stages. On the basis of the results about the evolution of phenolic compounds of olive drupes a research program aimed to identify the genes involved in the biosynthesis pathways of fruit secoiridoids, was developed by the CNR-Institute of Plant Genetics, Perugia.

Sistema per l'estrazione e purificazione di sostanze antiossidanti naturali nelle acque di vegetazione delle olive

The olive oil extraction industry is responsible for the production of high quantities of vegetation waters, represented by the constitutive water of the olive fruit and by the water used during the process. This by-product represent an environmental problem in the olive’s cultivation areas because of its high content of organic matter, with high value of BOD5 and COD. For that reason the disposal of the vegetation water is very difficult and needs a previous depollution. The organic matter of vegetation water mainly consists of polysaccharides, sugars, proteins, organic acids, oil and polyphenols. This last compounds are the principal responsible for the pollution problems, due to their antimicrobial activity, but, at the same time they are well known for their antioxidant properties. The most concentrate phenolic compounds in waters and also in virgin olive oils are secoiridoids like oleuropein, demethyloleuropein and ligstroside derivatives (the dialdehydic form of elenolic acid linked to 3,4-DHPEA, or p-HPEA (3,4-DHPEA-EDA or p-HPEA-EDA) and an isomer of the oleuropein aglycon (3,4-DHPEA-EA). The management of the olive oil vegetation water has been extensively investigated and several different valorisation methods have been proposed, such as the direct use as fertilizer or the transformation by physico-chemical or biological treatments. During the last years researchers focused their interest on the recovery of the phenolic fraction from this waste looking for its exploitation as a natural antioxidant source. At the present only few contributes have been aimed to the utilization for a large scale phenols recovery and further investigations are required for the evaluation of feasibility and costs of the proposed processes. The present PhD thesis reports a preliminary description of a new industrial scale process for the recovery of the phenolic fraction from olive oil vegetation water treated with enzymes, by direct membrane filtration (microfiltration/ultrafiltration with a cut-off of 250 KDa, ultrafiltration with a cut-off of 7 KDa/10 KDa and nanofiltration/reverse osmosis), partial purification by the use of a purification system based on SPE analysis and by a liquid-liquid extraction system (LLE) with contemporary reduction of the pollution related problems. The phenolic fractions of all the samples obtained were qualitatively and quantitatively by HPLC analysis. The work efficiency in terms of flows and in terms of phenolic recovery gave good results. The final phenolic recovery is about 60% respect the initial content in the vegetation waters. The final concentrate has shown a high content of phenols that allow to hypothesize a possible use as zootechnic nutritional supplements. The purification of the final concentrate have garanteed an high purity level of the phenolic extract especially in SPE analysis by the use of XAD-16 (73% of the total phenolic content of the concentrate). This purity level could permit a future food industry employment such as food additive, or, thanks to the strong antioxidant activity, it would be also use in pharmaceutical or cosmetic industry. The vegetation water depollutant activity has brought good results, as a matter of fact the final reverse osmosis permeate has a low pollutant rate in terms of COD and BOD5 values (2% of the initial vegetation water), that could determinate a recycling use in the virgin olive oil mechanical extraction system producing a water saving and reducing thus the oil industry disposal costs .