Sistemi, metodologie e strategie per la caratterizzazione e valorizzazione della granella e degli alimenti derivati del frumento duro in ambienti marginali e/o vocazionali

Data inizio
29 novembre 2005
Durata (mesi) 
36
Dipartimenti
Biotecnologie
Responsabili (o referenti locali)
Dal Belin Peruffo Angelo
Parole chiave
'caratterizzazione' 'valorizzazione' 'frumento duro' 'vocazione territoriale'

Il progetto ha per obiettivo la valorizzazione del frumento duro attraverso la caratterizzazione delle sue proprietà di dare produzione in ambienti con modesta fertilità del terreno e di fornire un prodotto tipico della dieta mediterranea.

Il progetto o si svilupperà quindi secondo quattro linee –obiettivo:
Linea 1 – Meccanismi di adattamento agli ambienti vocazionali e/o marginali.
La coltura del frumento duro è tradizionalmente diffusa nelle aree meridionali, zone frequentemente soggette ad eventi di stress biotico (fitopatie di natura fungina, dovute principalmente a ruggini, oidio e fusarium) e abiotici (come carenza idrica, di azoto, valori estremi di temperatura), che ne condizionano la quantità e qualità. A tal fine il progetto curerà la caratterizzazione molecolare, fisiologica e fenotipica della biodiversità esistente in collezioni di germoplasma di frumenti tetraploidi e in Triticinae correlate. Da un lato ciò consentirà di identificare materiali superiori utili per la coltivazione in ambienti difficili o comunque meglio rispondenti in condizioni basso input. Dall’altro verranno ricavate informazioni utili all’identificazione delle regioni cromosomiche contenenti gli specifici geni coinvolti, nonché allo studio funzionale di questi ultimi.

Linea 2 – . Indicatori di qualità
Le ricerche mirano ad accrescere le conoscenze scientifiche sulle caratteristiche qualitative della granella per l’impiego di varietà di frumento duro più aderenti alle necessità di mercato e per migliorare la qualità degli alimenti da essi derivati, valorizzando le produzioni tipiche.
La concentrazione di proteine e di pigmenti carotenoidi nella granella sono due dei parametri principali per la stima della qualità della semola di frumento duro. Attualmente la possibilità di aumentare il contenuto proteico della granella del frumento duro mediante il miglioramento genetico appare limitata, mentre più rapida è la possibilità di aumentare la concentrazione proteica della granella mediante una idonea tecnica di coltivazione.
Il contenuto proteico della granella non è però del tutto sufficiente per spiegare le differenze qualitative nel grano duro, in quanto ad essere responsabili della qualità sono essenzialmente alcune componenti del glutine ed in particolar modo i polimeri gluteninici e le componenti gluteniniche. L'ottenimento di granella di qualità elevata deve quindi tenere in considerazione sia la sua concentrazione proteica, sia il tipo delle proteine presenti, parametri dipendenti dalle interazioni esistenti tra il patrimonio genetico ed i fattori ambientali ed agronomici.
Uno degli obiettivi della ricerca è la caratterizzazione su base molecolare delle proteine del glutine con approccio di tipo proteomico. La maggior parte delle sequenze amminoacidiche attualmente disponibili su queste proteine sono dedotte da sequenze di cDNA. Le principali difficoltà nell'analisi di gliadine e glutenine derivano proprio dalla loro straordinaria eterogeneità, essendo ciascuna costituita da almeno 40-50 bande proteiche. La complessità di queste frazioni ci ha spinto a mettere a punto nuovi sistemi di definizione molecolare più sensibili e più risolutivi.
I pigmenti carotenoidi del frumento duro hanno una riconosciuta funzione qualitativa (pigmentazione della pasta), e nutrizionale (antiossidanti alimentari, provitamina A). Le attività proposte mirano alla loro quantizzazione analitica tramite diode array HPLC ed alla identificazione dei principali geni candidati a controllare la loro quantità e qualità nella granella. Ci si propone inoltre di identificare caratteristiche delle proteine e dell’amido influenzanti la qualità del prodotto finito e individuare QTL che controllino le suddette caratteristiche.

Linea 3 – Metodologie per la protezione dell’identità e la valorizzazione del grano duro e dei prodotti alimentari derivati
La ricerca si propone di metter a punto modelli applicativi, che impiegano la spettroscopia nel vicino infrarosso, per qualificare la granella nella fase post-raccolta; valutazione dello stato igenico-sanitario, delle caratteristiche qualitative, della purezza varietale al fine di promuovere un miglioramento qualitativo della produzione di frumento duro valorizzando le produzioni tipiche. Un aspetto particolare e spesso non preso in debita considerazione è la conseguenza di attacchi fungini, specie nella granella, ed i prodotti tossici che detti funghi possono lasciare nella granella e da questa passare nei prodotti eduli. Un monitoraggio stretto e costante, così da limitare al massimo la contaminazione, non è ancora molto diffuso anche per mancanza di tecniche analitiche rapide ed economiche. E’ noto che le contaminazioni di campo hanno un peso considerevole sulla sanità finale dei prodotti alimentari; d’altra parte frazioni particolari di questi metabolici prodotti dai funghi potrebbero peraltro avere effetto anche sulle qualità tecnologiche. Per questo il progetto si propone, accanto alla messa a punto di protocolli e metodi che possano consentire la verifica di varietà anche dopo che sono state trasfomate, e la tracciabiltà lungo la filiera, anche di esaminare gli effetti degli attacchi fungini e l’impatto che essi possono avere sulla qualità e sulla salute del consumatore.

Linea 4 – Benefici per il consumatore
Il frumento duro contiene diverse molecole bioattive che possono interagire con i sistemi animali. Gli effetti di questa interazione potrebbero essere benefici, come per esempio per la presenza di molecole ad azione antiossidante e di fibra, oppure essere causa di patologie quali il morbo celiaco, in cui l'organismo scatena una risposta immunitaria verso il glutine con conseguente danno della parete gastrointestinale. Altre frazioni proteiche possono essere implicate nelle allergie al frumento con conseguenze più o meno gravi per il consumatore.
La concentrazione di queste componenti molecolari può dipendere dalla varietà del frumento, e quindi variare a seconda dei diversi genotipi. Inoltre, i processi tecnologici di trasformazione della granella in prodotti eduli possono a loro volta alterare la composizione molecolare del frumento duro e/o introdurre modificazioni (esempio formazione di macrocomplessi zuccheri/proteine) con effetti sul contenuto e sull’attività di frazioni biologicamente attive. Infine, la digestione nel tratto gastrointestinale può agire sulle molecole ingerite modificandole ulteriormente e condizionando la forma ed il modo con cui queste interagiscono con l’organismo umano a livello delle mucose dell’apparato digerente. L'analisi dei fattori con effetti sulla salute umana presenti nel frumento duro non può dunque prescindere dal considerare queste molecole come inserite nel complesso delle profonde modificazioni indotte dalla tecnologia di produzione e dalla digestione gastrointestinale. Con questo progetto verranno studiati in dettaglio alcuni dei fattori potenzialmente coinvolti nel determinare effetti benefici e reazioni avverse all’ingestione di alimenti derivati dal frumento duro. In particolare verranno presi in considerazione i composti ad azione antiossidante, valutandone la attività e la natura, e nuovo materiale con la componente amido variata.

Enti finanziatori:

Ministero dell'Ambiente e della Tutela del Territorio
Finanziamento: assegnato e gestito da un ente esterno all'ateneo
Programma: MINISTERO - Ricerche finanziate su Fondi di altri Ministeri
Ministero dell'Economia e delle Finanze
Finanziamento: assegnato e gestito da un ente esterno all'ateneo
Programma: MINISTERO - Ricerche finanziate su Fondi di altri Ministeri
Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca
Finanziamento: assegnato e gestito da un ente esterno all'ateneo
Programma: FINANZMIUR - Finanziamento MIUR per la ricerca
Ministero Politiche Agricole Alimentari e Forestali - MIPAF
Finanziamento: assegnato e gestito da un ente esterno all'ateneo
Programma: MINISTERO - Ricerche finanziate su Fondi di altri Ministeri

Partecipanti al progetto

Attività

Strutture