Phd in MANAGEMENT, BANKING AND COMMODITY SCIENCES

Thesis title: Valorizzazione delle produzioni agroalimentari mediante lo studio di markers molecolari: caratterizzazione di differenti prodotti alimentari attraverso la valutazione del flavour e dei composti bioattivi presenti

L'importanza dello studio sulle proprietà e sui metodi di lavorazione degli alimenti è un tema che riguarda non solo il settore alimentare ma una vasta gamma di ambiti di ricerca. Questo interesse è legato alle responsabilità dell'industria e della ricerca alimentare di proteggere e mantenere l'immagine dei suoi prodotti in tutto il mondo e di innovare i processi e i prodotti finali in linea con le richieste del mercato e dei consumatori. Le sfide del "Made in Italy" sono proprio la tradizione, la qualità e l'innovazione: promuovere e tutelare le Denominazioni di Origine, rafforzare le produzioni tradizionali, puntare sui fattori tecnologici che influenzano la qualità dei prodotti e stabilizzare il rapporto qualità-prezzo. Inoltre, oggi più che mai, l'industria agroalimentare è uno dei settori con il maggiore impatto sociale e ambientale; deve tenere conto del suo importante ruolo nello sviluppo sostenibile dell'intero pianeta. Alimentazione sostenibile non significa solo garantire la sicurezza alimentare a tutte le persone del pianeta ma anche promuovere soluzioni ecologiche, ridurre la nostra impronta ambientale e le emissioni di carbonio. L'obiettivo generale del presente lavoro di tesi è stato quello di caratterizzare differenti prodotti presenti sul mercato, dalla pasta alle carni vegetali, fino a prodotti altamente innovativi come i fiori commestibili, per soddisfare le esigenze dei produttori e le aspettative dei consumatori. Lo scopo è stato quello di ricercare dei markers molecolari che, una volta identificati con opportuni metodi analitici e statistici, consentano di discriminare i differenti prodotti sul mercato per il controllo e la tutela dei prodotti di maggiore qualità. Da un lato, è stato studiato il flavour di questi alimenti in termini di aspettative e di accettabilità da parte dei consumatori; dall'altro, sono state studiate anche le proprietà antiossidanti e nutrizionali in maniera tale che i consumatori, sempre più attenti al benessere, possano effettuare scelte consapevoli. I risultati hanno mostrato buoni esiti per tutti e tre i lavori svolti. Nella prima parte della tesi sullo studio della pasta integrale è stata indagata la qualità funzionale della pasta integrale rispetto a quella tradizionale di grano duro in termini di contenuto di carotenoidi e dei componenti volatili. Per l’analisi dei carotenoidi il metodo sviluppato ha previsto una fase di estrazione mediante sistema ASE ottimizzata con una strategia di disegno sperimentale (CCD, central composite design). Con i parametri ottimali ottenuti dal disegno, un set di campioni disponibili in commercio è stato successivamente analizzato in HPLC-UV-Vis; allo stesso tempo gli stessi campioni sono stati analizzati tramite HS-SPME/GC-MS per lo studio dei composti volatili. I profili cromatografici ottenuti sono stati trattati con la tecnica di classificazione PLS-DA che ha permesso di discriminare la pasta tradizionale dalla pasta integrale in base ai due studi effettuati. Attraverso questa ricerca, è stato dimostrato che il consumo di pasta integrale ha un effetto positivo sull'assunzione di antiossidanti nell'organismo. In effetti, il contenuto di luteina e di composti volatili nella pasta integrale è risultato superiore a quello presente nella pasta raffinata. Nella seconda parte della tesi lo studio si è spostato sui fiori commestibili che rappresentano dei prodotti innovativi, protagonisti al giorno d’oggi di piatti originali e ricercati. L’obiettivo di questa seconda sezione della tesi è stato quello di caratterizzare il contenuto nutrizionale e il flavour di differenti tipi di fiori edibili per fornire un approccio oggettivo che permettesse di discriminare una tipologia di prodotto rispetto ad un’altra, tenendo conto delle caratteristiche di ogni varietà presente sul mercato. L'analisi dei parametri del modello PLS/DA ha mostrato che la discriminazione risultante (il 100% dei campioni analizzati è stato assegnato alla classe corretta) è stata ascrivibile proprio alle sostanze che costituiscono la componente aromatica dei fiori. Per quanto riguarda i risultati delle analisi sui flavonoidi nei fiori, è stata osservata una discriminazione ancora più netta delle diverse tipologie studiate. Infine, la terza e ultima parte della tesi è stata svolta durante il periodo di ricerca all’estero, presso l’Università di Helsinki. La ricerca è parte di un progetto promosso dalla stessa Università di Helsinki in collaborazione con altre istituzioni che ha l’obiettivo di promuovere e incentivare la coltivazione, la produzione, il consumo di legumi che hanno un impatto positivo sia sull’alimentazione in quanto forniscono un adeguato apporto proteico, sia sulla salute del pianeta grazie al fatto che la coltivazione di legumi porta a un ridotto impatto ambientale. All’interno di questo grande progetto, lo scopo di questa parte della tesi è stato quello di caratterizzare il flavour di diversi campioni di fave, al fine di indagare come i processi di estrusione e di fermentazione/trattamento enzimatico influenzino la composizione chimica dei prodotti stessi. In particolare, è stata esaminata la stabilità dei lipidi analizzando la formazione degli acidi grassi liberi mediante l’ottimizzazione di un metodo ASE/HPLC-ELSD e l'analisi dei prodotti di ossidazione dei lipidi (composti volatili) tramite HS-SPME/GC-MS. I risultati hanno mostrato che dopo la fermentazione il contenuto degli FFAs è stato nettamente maggiore rispetto a quello presente nei campioni non fermentati. Riguardo allo studio della componente volatile sono stati identificati molti composti caratterizzanti le matrici in esame: alcune sostanze provenivano proprio dalla fermentazione apportando un miglioramento nel flavour, altre erano i prodotti dell’ossidazione lipidica; alcuni composti off-flavour erano presenti maggiormente nei campioni dopo il processo di estrusione. Il numero maggiore di sostanze è stato rilevato nei campioni di fave dopo l’estrusione, seguiti da quelli sottoposti preventivamente a fermentazione e infine dai campioni di controllo.