“Valorizzazione degli scarti agroalimentari del comparto ortofrutticolo del Lazio: dai biostimolanti per l'agricoltura agli integratori per la salute umana.”

LINK CE

http://www.europa.eu/

Sostegno Finanziario ricevuto

Questo lavoro è una parte di un progetto finanziato dalla Regione Lazio, Italia (Progetti di Gruppi di ricerca 2020), dal nome “Valorizzazione degli scarti agroalimentari del comparto ortofrutticolo del Lazio: dai biostimolanti per l'agricoltura agli integratori per la salute umana”. CUP 85F21001170002

Durata del progetto

24 mesi: 15 aprile 2021-15 aprile 2023

Struttura organizzativa degli OdR.

Il Progetto prevede il coinvolgimento di tre OdR ovvero il Dipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco (DipCTF) della Sapienza Università di Roma (UNIROMA1), il Dipartimento di Scienze Agrarie e Forestali (DAFNE) della Università degli Studi della Tuscia (UNITUS) e l’Istituto per i Sistemi Biologici del CNR di Roma (ISB-CNR).

Descrizione del Progetto

Negli ultimi anni la conoscenza di dati, sia a livello regionale che nazionale ed internazionale, relativi alla grande quantità di rifiuti prodotti lungo la filiera alimentare a partire dall’ambito agricolo, di trasformazione industriale fino al contesto domestico, ha destato una forte preoccupazione per le possibili conseguenze che ciò potrebbe avere sulla sostenibilità ambientale, lo spreco delle risorse e la stessa salute umana. La produzione nazionale di scarti vegetali (escluse le colture arboree e le produzioni legnose forestali), stimata all’anno 2011, ammonta a circa 13,3 milioni di tonnellate di sostanza secca, di cui più di 6 milioni ritenute disponibili per eventuali forme di valorizzazione.

Il presente progetto va in questa direzione e si pone come obiettivo il recupero e la valorizzazione di alcuni scarti vegetali che si accumulano lungo la filiera ortofrutticola. Con l’espressione “valorizzazione dei rifiuti e dei sottoprodotti”, si vuole intendere l’esplorazione di nuovi impieghi in ambiti diversi, quali quello farmaceutico, nutraceutico/salutistico, cosmeceutico oltre che in ambito agricolo, considerato che spesso questi scarti contengono diversi composti bioattivi che possono rivestire un ruolo importante per la salute umana e per il miglioramento della produzione delle piante.

Nei casi studio presentati in questo progetto, si procederà quindi al recupero di tali composti bioattivi da scarti del comparto ortofrutticolo, utili per la produzione di biostimolanti per la crescita delle colture e di integratori per la salute umana, con la contemporanea riduzione di scarti da avviare allo smaltimento. I residui e i sottoprodotti dell’industria agroalimentare possono essere infatti importanti precursori per lo sviluppo dei biostimolanti di origine naturale, costituendo una reale alternativa ai mezzi tecnici ampiamente impiegati in agricoltura per la nutrizione e la difesa delle colture spesso imputati di causare seri danni all’ambiente. Infatti, la Direttiva dell’UE (91/676/CEE) ha sollecitato una riduzione significativa della quantità di fertilizzanti contenenti azoto a favore di un maggior uso di biostimolanti naturali, peraltro ammessi anche in agricoltura biologica.

Da ricordare che i biostimolanti non sono i fertilizzanti in quanto non forniscono nutrienti direttamente alle piante, ma sono un gruppo di sostanze di origine naturale che facilitano l'acquisizione di nutrienti supportando i processi metabolici ed enzimatici del suolo e della pianta stessa migliorando la produttività e la qualità delle colture. Lo sviluppo di biostimolanti da residui e sottoprodotti, oltre a favorire il riciclo degli scarti del settore ortofrutticolo, genera vantaggi per i coltivatori, l'industria alimentare, le società di registrazione e distribuzione, nonché i consumatori.

Inoltre, l’isolamento di molecole funzionali a forte capacità antiossidante e a basso costo, a partire dagli scarti/sottoprodotti dell’industria alimentare, potrebbe rappresentare una fonte utile di principi attivi per la realizzazione di integratori alimentari, i quali, se opportunamente inseriti all’interno di una dieta equilibrata, contribuiscono al mantenimento di un idoneo stato di salute.

Finalità

Gli obiettivi del progetto Ri-cicloHorto, presentato da un Gruppo di Ricerca Misto e coordinato dalla Prof.ssa Luisa Mannina, sono:

• caratterizzazione della composizione chimica dei sottoprodotti/scarti della produzione del carciofo e del cavolfiore per individuare componenti potenzialmente utili per la produzione di biostimolanti;
• valutazione del profilo chimico-nutrizionale e biologico delle formulazioni preparate come possibili biostimolanti;
• valutazione in pieno campo, in serra e in laboratorio dell’effetto dei biostimolanti sulle emergenze dei semi e sullo sviluppo delle piante;
• valutazione del profilo chimico-nutrizionale e biologico delle formulazioni preparate come possibili integratori (secondo anno del progetto).
  Dunque, oltre alla formulazione di prototipi di biostimolanti e di integratori, gli obiettivi specifici del progetto sono rappresentati dalla valutazione, in termini economici, sociali ed ambientali, dei costi e dei benefici degli interventi proposti, e la promozione dei risultati della ricerca al fine di offrire alle aziende del settore soluzioni concrete al problema del riciclo di scarti delle produzioni agricole proponendo un rinnovato utilizzo in altri settori (nutraceutico, cosmeceutico).

Risultati

• Messa a punto di procedure di estrazione idonee e sostenibili dal punto di vista ambientale per il recupero di sostanze bioattive dagli scarti vegetali (carciofi e cavolfiori) mediante l’impiego di metodologie innovative che prevedono un approccio multidisciplinare.
• Sono state effettuate diverse procedure estrattive con l’obiettivo di massimizzare la concentrazione di composti bioattivi con attenzione alla sostenibilità dei solventi utilizzati. Questa attività ha permesso di ottenere come milestone differenti tipologie di estratto.
• Caratterizzazione chimica, biochimica e microbiologica di composti nutritivi e molecole bioattive (fitochimici antiossidanti) recuperati da scarti di lavorazione del carciofo e del cavolfiore per la formulazione di integratori e nutraceutici per la salute umana e biostimolanti per le colture orticole attraverso un approccio multi-metodologico.
• Gli estratti ottenuti come milestone del WP2 sono stati sottoposti ad una analisi chimica-biologica approfondita attraverso l’applicazione di un protocollo multimetodologico che ha previsto il coinvolgimento di analisi untargeted (NMR metabolomica) e analisi targeted (HPLC-MS, HPLC-DAD, GS-MS, ICP-MS, spettrofotometrico) per ottenere il profilo completo dei metaboliti presenti.
• Sviluppo di prototipi di biostimolanti per aumentare la produttività e la resistenza a stress abiotici delle colture vegetali.
• È stata messa a punto una procedura di idrolisi enzimatica a partire da estratti acquosi delle diverse matrici al fine di ottenere un idrolizzato proteico da poter essere utilizzato nel successivo WP4. Dall’analisi degli idrolizzati ottenuti è stata poi scelta la composizione finale di due prototipi di biostimolante: uno a base di sottoprodotti del carciofo e uno a base di sottoprodotti del cavolfiore e sono state effettuate diverse prove agronomiche.
• Valutazione dell’effetto del biostimolante di nuova generazione attraverso prove in pieno campo, in serra e in laboratorio, sull’emergenze dei semi e sullo sviluppo delle piante di alcune specie di interesse agrario coltivate nel Lazio.
• Sviluppo di prototipi di integratori alimentari e loro validazione in laboratorio.
• Lo sviluppo di prototipi di integratori alimentari/nutraceutici è in fase di sviluppo. Sulla base di dati chimico-biologici ottenuti dal WP2 sono stati selezionati l’estratto etanolico di foglie di carciofo e foglie di cavolfiore da cui partire per sviluppare le due formulazioni.
• Valutazione, in termini economici, sociali ed ambientali, dei costi e dei benefici degli interventi proposti. L’analisi LCA (Life Cycle Assessment) è stata condotta sulle due filiere oggetto di studio.

Divulgazione

Il progetto ha previsto l’organizzazione di giornate informative e divulgative dei risultati ottenuti con l’obiettivo di dare visibilità al progetto e alle ditte coinvolte.

• Organizzazione di un workshop con operatori del settore e stakeholders
  Il 27 Maggio 2022 alle ore 9,30 si è tenuto il workshop Ri-cicloHorto, in collaborazione con il Dipartimento di Scienze Agrarie e Forestali (DAFNE) dell’Università degli Studi La Tuscia di Viterbo (UNITUS) e l’Istituto per i Sistemi Biologici del CNR di Roma (ISB-CNR). L'incontro telematico al link https://meet.google.com/xkj-dfyx-owh è stato occasione per mostrare i risultati del primo anno di attività di ricerca svolta nell'ambito del progetto Ri-cicloHorto finanziato dalla Regione Lazio.
   
• Organizzazione di un evento per la divulgazione dei risultati finali
  Il secondo evento, in cui verranno riportati i risultati ottenuti nel secondo anno di progetto, si terrà il 24 febbraio 2023 presso la Sapienza Università di Roma.

Partecipazione a congressi

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

• Italian-French International Conference on Magnetic Resonance, Settembre 27-30, 2022, Milano, Italy.
  Poster “Cauliflower by-products valorization by applying NMR based metabolomics”.
   
• Italian-French International Conference on Magnetic Resonance, Settembre 27-30, 2022, Milano, Italy.
  Presentazione orale “NMR metabolomics of Brassica vegetables: practical implementation in Agro-Food sustainable systems”.
   
• Autumn School in Food Chemistry, Ottobre 17, 2022, Pavia
  Presentazione orale “Cauliflower by-products valorization through a multi-methodological approach”.
   
• 15th International Conference on the Applications of Magnetic Resonance in Food Science on June 7-10, 2022, in Aarhus, Denmark.
  Presentazione orale "Bioactive compounds from plant by-products as a new source for biostimulants and food supplements: NMR investigation".