La Canapa industriale: sviluppo e valorizzazione di una nuova filiera agroalimentare ecosostenibile

Acronimo LACanapa

Ente Finanziatore

Il progetto è stato finanziato dalla Regione Lazio L.R. 13/2008 - Progetti di Gruppi di Ricerca. CUP: B86C1800073002, numero di protocollo 85201715069.

Durata

28 giugno 2016- 28 ottobre 2020

Proponenti

Il progetto è stato presentato da un Gruppo di Ricerca Misto multidisciplinare che vede la presenza di ricercatori e docenti provenienti da tre dipartimenti della Sapienza Università di Roma ovvero il Dipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco, il Dipartimento di Management e il Dipartimento di Medicina Sperimentale e dal Dipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali dell’Università degli Studi della Tuscia.

Il team si è avvalso anche della collaborazione dell’Istituto di Metodologie Chimiche del CNR.  

Descrizione delle attività del progetto

L’obiettivo di LACanapa è stato quello di allestire una filiera agroalimentare ecosostenibile della canapa industriale, dalla selezione delle varietà e delle tecniche agricole più idonee, alla produzione agricola, alla trasformazione in prodotti alimentari e in piante per vivai, alla caratterizzazione chimica della materia prima e dei prodotti di trasformazione fino alla diffusione dei risultati. Per raggiungere tale scopo si è proceduto a:

-     selezione di varietà di canapa industriale altamente produttive e idonee all’ambiente di coltivazione regionale e al tipo di prodotto di trasformazione e l’individuazione della tecnica colturale più idonea alla tipologia di prodotto richiesto.

-     determinazione del profilo chimico-nutrizionale della materia prima e dei prodotti di trasformazione.

- Le attività del progetto sono state finalizzate allo sviluppo sostenibile delle aree interessate che tenessero in considerazione la tutela dell’ambiente e del territorio e la conservazione della cultura e delle tradizioni locali e dell’occupazione.

Il lavoro è stato suddiviso in più fasi:

Fase 1: organizzazione e ricerca bibliografica

Fase 2: ottimizzazione della coltivazione delle varietà di canapa industriale selezionate

Fase 3: Applicazione dei protocolli analitici per la caratterizzazione della materia prima e dei prodotti di trasformazione

La ricerca bibliografica effettuata durante la fase 1 e la comprovata esperienza del gruppo di ricerca nell’ambito della caratterizzazione di matrici alimentari/vegetali, hanno permesso di ottimizzare e, quindi, applicare i protocolli analitici ai campioni di infiorescenze, semi e relativi prodotti di trasformazione ottenuti durante i due anni di progetto.

Le piccole e medie imprese contattate nell’ambito del Progetto, insieme al Dipartimento di Scienze Agrarie e Forestali dell’Università degli Studi della Tuscia (Fase 2) hanno fornito i campioni (ovvero infiorescenze, semi, olio e farina). Sono state effettuate le analisi di caratterizzazione sulle materie prime e sui prodotti di trasformazione tramite metodologie “untargeted” come la spettroscopia NMR e “targeted” (HPLC-DAD, HPLC-UV-RF, UHPLC, GC-MS, spettrofotometria UV-vis) specifiche per classi di composti. Il protocollo chimico analitico ha quindi fornito:

-     l’impronta digitale della materia prima e dei prodotti di trasformazione, con l’individualizzazione delle principali classi di metaboliti secondari (zuccheri, amminoacidi, acidi organici, acidi grassi, altri composti);

-     il monitoraggio dei fitocannabinoidi, tra cui il D9-THC, sostanza psicotropa, che, per legge, trattandosi di canapa ad uso industriale deve inferiore alla soglia stabilita dello 0.2% p/p;

-     il contenuto di composti bioattivi (polifenoli, pigmenti naturali, attività antiossidante, stabilità allo stress ossidativo), di contaminanti naturali (ammine biogene) e xenobiotici (idrocarburi policiclici aromatici) in infiorescenze, semi e prodotti di derivazione della canapa attraverso analisi cromatografiche e spettrofotometriche;

l’ottenimento di oli essenziali da infiorescenze di canapa;

il profilo di glucosio e fruttosio nel miele di canapa e il profilo antiossidante di farine di canapa attraverso lo sviluppo di biosensori amperometrici.

Le principali informazioni chimiche ottenute dalle analisi delle infiorescenze sono state schematizzate in cartellini identificativi per ciascuna delle varietà di canapa analizzate e pubblicate in riviste scientifiche internazionali e nazionali.

Utilità e trasferibilità dei risultati del progetto

I risultati ottenuti nel Progetto saranno trasferiti e utilizzati dalle piccole e medie imprese interessate alla valorizzazione della filiera della canapa. I risultati in termini di “assistenza” alle piccole-medio imprese potranno essere tradotti in proposte innovative riguardanti il territorio laziale. Infatti, la gestione e la valorizzazione di tutte le fasi della filiera richiede la cooperazione di tutte le figure che, a diverso titolo, prendono parte al processo produttivo, ma anche di soggetti pubblici, come gli organismi di ricerca coinvolti, che possono fornire grazie ad innovazione, competenze e strumentazione opportuna, un valore aggiunto ai prodotti.

Le piccole-medie imprese contattate e coinvolte nel Progetto potranno incrementare la richiesta commerciale del prodotto e di conseguenza potenziare lo sviluppo del settore agro-alimentare e tecnologico per favorire anche l’occupazione di personale specializzato. Il progetto potrà avere quindi importanti ricadute anche sul piano commerciale ed occupazionale. La caratterizzazione dei prodotti, inoltre, può essere uno strumento di facile lettura per il consumatore che potrà differenziare i propri consumi in base alle peculiari proprietà. Questo passaggio è di importanza fondamentale, visto che soltanto attraverso l’individuazione e la descrizione di tali fattori si rende possibile la messa a punto di coltivazioni utili per esaltare le proprietà desiderabili nel prodotto finale e di quel processo di definizione della specificità che è alla base, in molti casi, di efficaci azioni di marketing.

Impatto della ricerca sul contesto socio economico regionale

La ricerca proposta dal progetto LaCanapa, finalizzata a riscoprire e rivalutare l’uso della canapa industriale proponendo una nuova filiera, ha sicuramente un considerevole impatto sul contesto socio economico del territorio laziale offrendo nuove opportunità di crescita economica e di sviluppo sociale in linea con le direttive ambientali europee. Lo stretto contatto con la realtà territoriale previsto dal progetto favorirà l’inserimento delle realtà industriali e produttive presenti nel Lazio all’interno di un mercato giovane, quale quello della canapa industriale, che ha un tasso di crescita annuo, previsto nel periodo 2016-2020, del 20,3% (CAGR, compound annual growth rate, Global Hemp-based foods market 2016-2020, Technavio).

Attraverso la salvaguardia e la valorizzazione della filiera della canapa il progetto si propone quindi di contribuire allo sviluppo integrato del territorio. La coltivazione e la lavorazione della canapa si inseriscono nell’ambito di un nuovo modello di sviluppo e della sua riconversione ecologica, con un chiaro impianto innovativo che ha un grande potenziale in termini occupazionali e di sviluppo. Inoltre, l’importanza di valorizzare quei prodotti che hanno un forte legame territoriale e/o sono ottenuti in una “filiera corta”, è sottolineata anche da un documento “Development of the first Food and Nutrition Action Plan for the WHO European region” promulgato dalla Organizzazione Mondiale della Sanità, che mette in luce le molteplici ricadute positive di tale valorizzazione per la salute dei consumatori, la salvaguardia dell'ambiente e la tutela delle produzioni locali. È importante sottolineare infatti come l’offerta di prodotti di alta qualità sia, per l’economia agroalimentare nazionale e locale, un fattore strategico.

Innovazioni/avanzamenti tecnologici prodotti dal progetto

La ricerca proposta dal progetto sta avendo un buon impatto sulle aziende che si occupano della coltivazione della canapa industriale. Le analisi effettuate infatti. sono state in grado di dare ai coltivatori degli spunti sull’approccio da utilizzare nella coltivazione di questa coltura. In particolare, l’analisi quantitativa dei cannabinoidi presenti nei diversi campioni di infiorescenze ha dato la possibilità di individuare le varietà di canapa industriale e le pratiche agronomiche che garantiscono un contenuto di cannabinoidi psicoattivi al di sotto dei limiti consentiti dalla legge. Inoltre, la combinazione di metodologie “targeted” e “untargeted” ha consentito di avere un’idea sul contenuto chimico dei prodotti analizzati indirizzando anche in questo caso i coltivatori sulle varietà di canapa e le pratiche agronomiche da utilizzare per avere un prodotto con buone caratteristiche chimiche-nutrizionali, ottenuto con un impatto ambientale più basso possibile. La giornata organizzata il 4 luglio 2019 a Viterbo in occasione del primo anno di attività del progetto (vedi allegato) e il webinar organizzato il 22 settembre 2020 (vedi allegato) in occasione della fine del progetto sono stati un’occasione di confronto con i coltivatori e i produttori del settore invitati al convegno. Da parte loro è stato infatti mostrato un grande interesse per i risultati ottenuti, sollevando diversi dubbi e difficoltà inerenti la coltivazione, la caratterizzazione chimica e il mercato della canapa industriale, a cui sono state date delle risposte e soluzioni concrete.

Divulgazione

Il progetto ha previsto l’organizzazione di giornate informative e divulgative dei risultati ottenuti con l’obiettivo di dare visibilità al progetto, alle ditte coinvolte e ai risultati ottenuti. La trasparenza e la divulgazione dei risultati nelle diverse fasi della filiera hanno consentito e consentiranno, ai diversi soggetti interessati, di valutare, in termini economici, sociali ed ambientali, i costi ed i benefici degli interventi proposti dal progetto. Inoltre, sono stati anche considerati gli aspetti relativi al comportamento dei consumatori rispetto ai vari prodotti ottenuti ed analizzati, con l’impiego di metodologie di indagine che prevedono l’utilizzo di software dedicati, quali ad esempio “Survey Monkey”. Ad oggi, parte dei risultati sperimentali ottenuti sono stati pubblicati su riviste scientifiche internazionali e, in seguito a fasi di raccolta e organizzazione, altri risultati saranno ulteriormente pubblicati e divulgati.

Pubblicazioni

Parte dei risultati ottenuti è stata elaborata e organizzata in lavori scientifici pubblicati su riviste internazionali. Altri lavori sono in fase di scrittura e saranno pubblicati. Di seguito vengono riportate le pubblicazioni sottomesse fino ad oggi su riviste scientifiche internazionali in cui è stato fatto riferimento al progetto:

Zengin, G.; Menghini, L.; Di Sotto, A.; Mancinelli, R.; Sisto, F.; Carradori, S.; Cesa, S.; Fraschetti, C.; Filippi, A.; Angiolella, L.; Locatelli, M.; Mannina, L.; Ingallina, C.; Puca, V.; D’Antonio, M.; Grande, R. Chromatographic Analyses, In Vitro Biological Activities, and Cytotoxicity of Cannabis sativa L. Essential Oil: A Multidisciplinary Study. Molecules, 2018, 23, 3266, pp. 26. doi: 10.3390/molecules23123266

Ingallina, C.; Sobolev, A.P.; Circi, S.; Spano, M.; Fraschetti, C.; Filippi, A.; Di Sotto, A.; Di Giacomo, S.; Mazzoccanti, G.; Gasparrini, F.; Quaglio, D.; Campiglia, E.; Carradori, S.; Locatelli, M.; Vinci, G.; Rapa, M.; Ciano, S.; Giusti, A.M.; Botta, B.; Ghirga, F.; Capitani, D.; Mannina, L. Cannabis sativa L. Inflorescences from Monoecious Cultivars Grown in Central Italy: An Untargeted Chemical Characterization from Early Flowering to Ripening. Molecules, 2020, 25, 1908.

Campiglia, E.; Gobbi, L.; Marucci, A.; Rapa, M.; Ruggieri, R.; Vinci, G. Hemp Seed Production: Environmental Impacts of Cannabis sativa L. Agronomic Practices by Life Cycle Assessment (LCA) and Carbon Footprint Methodologies. Sustainability, 2020, 12, 6570.

Spano, M.; Di Matteo, G.; Rapa, M.; Ciano, S.; Ingallina, C.; Cesa, S.; Menghini, L.; Carradori, S.; Giusti, A.M.; Di Sotto, A.; Di Giacomo, S.; Sobolev, A.P.; Vinci, G.; Mannina, L. Commercial Hemp Seed Oils: A Multimethodological Characterization. Applied Science, 2020, 10, 6933.

Spano M.; Di Matteo G., Ingallina C., Botta B. , Quaglio D., Francesca Ghirga, Silvia Balducci, Silvia Cammarone, Enio Campiglia , Giusti A. M. ,Giuliana Vinci, Mattia Rapa, Ciano S., Mannina L. ,. Sobolev Anatoly P “A Multimethodological Characterization of Cannabis sativa L. Inflorescences from Seven Dioecious Cultivars Grown in Italy: The Effect of Different Harvesting Stages, Molecules 2021,26, 2912.

Organizzazione giornate informative e divulgative

Sono state organizzate le seguenti giornate informative e divulgative:

6 maggio 2019 - Una giornata divulgativa dal titolo “New Horizons in Cannabis Research: medical and food applications” (presso il Dipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco della Sapienza, Università di Roma) in collaborazione con l’organizzazione divulgativa internazionale Cannabeta. Durante questa giornata sono state affrontate diverse tematiche inerenti alla diffusione e alle applicazioni della canapa industriale. Sono stati presentati il progetto e i risultati preliminari ottenuti (vedere allegato).

4 luglio 2019 - Una giornata divulgativa dal titolo “La canapa industriale: sviluppo e valorizzazione di una nuova filiera agroalimentare ecosostenibile. Primo anno di attività” (presso l’ex Facoltà di Agraria dell’Università degli Studi della Tuscia di Viterbo) in collaborazione con il Dipartimento di Scienze Agrarie e Forestali dell’Università degli Studi della Tuscia di Viterbo. In questa giornata sono stati presentati il progetto ed i risultati ottenuti durante il primo anno di attività. Sono stati invitati a partecipare diversi imprenditori del settore della canapa industriale (vedere allegato) i quali hanno mostrato un grande interesse nelle tematiche affrontate.

22 settembre 2020 - Webinar online dal titolo “La canapa industriale: sviluppo e valorizzazione di una nuova filiera agroalimentare ecosostenibile.” In questa giornata sono stati presentati il progetto ed i risultati ottenuti nell’ambito dei due anni di attività. Sono stati invitati a partecipare diversi imprenditori del settore della canapa industriale, insieme a figure accademiche italiane coinvolte in studi sulla canapa (vedere allegato).

Partecipazione a congressi

I risultati ottenuti dal progetto sono stati presentati dai diversi partecipanti in congressi nazionali ed internazionali attraverso comunicazioni orali e/o poster:

C. Ingallina. La Canapa industriale: sviluppo e valorizzazione di una nuova filiera agroalimentare ecosostenibile. Progetto cofinanziato dalla Regione Lazio: fasi e obiettivi, partecipanti, schema della prima annata di campionamenti, tipologia di analisi. I LOVE CANAPINA, la canapa in mostra. Canepina, 21 ottobre 2018 (comunicazione orale).

C. Ingallina. Multi-methodological characterization of Cannabis sativa L. inflorescences. COST ACTION CM1407 Final meeting. Tenerife, 13-14 dicembre 2018 (comunicazione orale).

L. Mangiardi. Multi-methodological characterization of Cannabis sativa L. inflorescences. COST ACTION CM1407 Meeting dedicated to Early Career Investigators. Bruxelles, 18-19 febbraio 2019 (comunicazione orale).

L. Mannina. NMR-based metabolomics in the study of complex matrices. Giornata divulgativa sulla canapa “New Horizons in Cannabis Research: medical and food applications”. Napoli, 3 maggio 2019 (comunicazione orale).

M. Spano, A.P. Sobolev, D. Capitani, E. Campiglia, S. Balducci, C. Ingallina, A.M. Giusti, G. Vinci, S. Ciano, L. Mannina. NMR characterization of hemp products from Lazio.  XLVIII National Congress on Magnetic Resonance. L’Aquila, 11-13 settembre 2019 (poster).

M. Spano, A.P. Sobolev, D. Capitani, E. Campiglia, S. Balducci, C. Ingallina, A.M. Giusti, G. Vinci, S. Ciano, L. Mannina. Metabolic profile of hemp flowers from Lazio: an NMR study. Advances in NMR and MS-based Metabolomics. Lucca, 20-22 novembre 2019 (poster).

A.M. Giusti, M. Spano, E. Campiglia, N. Di Giacomo, V. Buccilli, C. Ingallina, V. Cella, L.M. Donini, L. Mannina. Pratiche agronomiche e loro influenza sul profilo di clorofille e carotenoidi nelle varietà monoiche di Cannabis sativa L. XL Congresso Nazionale SINU. Genova 27-29 novembre 2019 (poster).

C. Ingallina. A multi-methodological approach to characterize and monitor the chemical profiling of Cannabis sativa L. inflorescences throughout the flowering season. (comunicazione orale). ONLINE MEETING ON CANNABIS AND CANNABINOIDS, Melbourne, Australia (online), 24 giugno 2020 (comunicazione orale).

M. Spano. Cannabis sativa L. inflorescences chemical profiling through a multimethodological approach. Foodomics 6th edition. Cesena, 14-16 ottobre 2020 (comunicazione orale).