Use of antifungal lacti acid bacteria to combat the spoilage of post-harvest fresh fruit from Morocco and Italy: rosaceae (apples, peaches and nectarines) and citrus fruits

Project leaders

Milena Brasca, Abdeslam Asehrau

Agreement

MAROCCO - CNRST - Centre National pour la Recherche Scientifique et Technique

Call

CNR/CNRST biennio 2018-2019 2018-2019

Department

Biology, agriculture and food sciences

Thematic area

Biology, agriculture and food sciences

Status of the project

New

Research proposal

Il Marocco e l'Italia sono tra i principali produttori ed esportatori di mele, pesche, nettarine e agrumi in tutto il mondo. Infatti, la produzione di mela in Marocco nel 2014 è stata di circa 665000 tonnellate (Sellika e Faysse, 2015) e quella pesche e nettarine di circa 58.000 tonnellate (Mahhou, 2009). Questo settore agricolo sta vivendo negli anni un significativo e continuo aumento in Marocco, in particolare a seguito del sostegno fornito dal Piano Marocco Verde. L'Italia, con una superficie di agrumi di 124.496 ettari nel 2016 ha avuto una produzione 2744.779 tonnellate di agrumi di cui la maggior parte è costituita da arance ed in particolare arance rosse destinate all'esportazione (ISTAT, 2017). Anche la coltivazione delle drupacee (72.000 ha), mele (50.000 ha) e pere (30.000 ha) è ben sviluppata con una produzione annua di circa 2000,00 tonnellate di mele, 400,00 tonnellate di pere e 1.500,00 tonnellate comprensive di pesche e nettarine.
Tuttavia, le alterazioni fungine post-raccolta, ascrivibili soprattutto allo sviluppo di Penicillium, Geotrichum, Alternaria, Phytophthora, Rhizopus, ecc .... comunemente presenti nei centri di imballaggio, generano notevoli perdite economiche in Marocco (Elkhamass et al ., 1994) e nel mondo (Bancroft et al, 1984. Eckert & Eaks, 1989; WFLO 2010). Questo tipo di alterazioni è frequente durante la conservazione refrigerata dei frutti, comporta ingenti perdite economiche ed è importante considerare che lo sviluppo di muffe spesso comporta la formazione di micotossine che costituiscono un potenziale pericolo per la salute del consumatore. Al fine di ridurre l'incidenza di queste alterazioni della frutta fresca durante la conservazione in deposito, si utilizzano generalmente pesticidi di sintesi che, seppure ampiamente usati come antifungini durante la conservazione dei frutti nelle celle refrigerate, nel contempo sono noti avere effetti negativi sulla salute dei consumatori e sull'ambiente (Winter, 2012). Residui di pesticidi sono stati infatti ritrovati come contaminanti nelle acque sotterranee, nei grassi, nel sangue, e persino nel latte materno e nel liquido amniotico.
Ecco quindi che l'uso di molecole biologiche prodotte da microrganismi come i batteri lattici, che rispondono ai requisiti di sicurezza e sono pertanto riconosciuti come GRAS (Generally Recognized As Safe) dalla Food and Drug Administration Authority, è di particolare interesse per affrontare questo problema, e quindi meglio promuovere la produzione agricola nei nostri paesi (Marocco e Italia). I batteri lattici suscitano da sempre l'interesse del mondo scientifico e le conoscenze sulla loro applicazione nell'industria alimentare sono in continua evoluzione, nella prospettiva di soddisfare la domanda dei consumatori per prodotti sempre più naturali e salutari.
Questi batteri, infatti, sono in grado di esplicare un'azione antagonistica nei confronti dei microrganismi indesiderati, che consente di assimilarli a degli effettivi conservanti alimentari naturali. Tale azione è correlata anche alla produzione di metaboliti antimicrobici e antifungini che costituiscono una possibile alternativa all'utilizzo di composti chimici. (Pawlowska et al 2012; Tropcheva et al 2014; Varsha et Nampoothiri, 2016).
L'inibizione della crescita fungina avviene tramite la produzione di molecole bioattive quali acidi organici (lattico, acetico e propionico), acido fenillattico ed altri acidi carbossilici (es. acido D-glucuronico, acido salicilico e derivati degli acidi benzoico e cinnamico). Anche dipeptidi ciclici, acidi grassi, perossido di idrogeno, etanolo, nucleosidi, lattoni e composti proteici quali le batteriocine esercitano effetti inibitori verso lieviti e muffe (Bianchini, 2015). Le batteriocine sono sostanze peptidiche in grado di inibire efficacemente la crescita di specie microbiche patogene o indesiderate. Queste molecole bioattive, oltre a contrastare le alterazioni dovute allo sviluppo microbico, contribuiscono a migliorare le proprietà organolettiche e funzionali degli alimenti (Varsha et Nampoothiri, 2016).
In questo progetto ci si prefigge di sviluppare un procedimento per l'applicazione di batteri lattici selezionati o delle molecole bioattive da essi prodotte, per prolungare la conservazione della frutta in condizioni di refrigerazione sostituendo o riducendo l'impiego di pesticidi di sintesi.
Per lo studio si considereranno in primo luogo ceppi di batteri lattici ceppi precedentemente isolati dalle salamoie di olive e selezionati per la loro attività antifungina nel laboratorio di Biochimica e Biotecnologia della Facoltà di Scienze Oujda, in Marocco (100 ceppi) e, laddove necessario, si procederà ad isolare nuovi ceppi caratterizzati da una maggiore attività inibente, in grado di soddisfare le esigenze relative alle applicazioni previste. Nello stesso laboratorio sono disponibili numerosi biotipi lieviti e muffe isolati da pesche, mele e agrumi. Il progetto prevede di studiare l'influenza di fattori quali tempo di incubazione, temperatura, pH e disponibilità di nutrienti, sulla produzione e sull'attività delle molecole bioattive di interesse con la finalità di ottimizzarne il processo produttivo. I laboratori dell'Istituto di Scienze delle Produzioni Alimentari del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR ISPA) con i due gruppi di ricerca di Milano e Sassari (Italia) eseguiranno l'identificazione e la tipizzazione dei batteri lattici e la purificazione e la caratterizzazione delle molecole bioattive da essi prodotte mediante tecniche cromatografiche e di biologia molecolare. L'ottimizzazione delle condizioni di produzione e di applicazione del prodotto antifungino che verrà messo a punto prima su scala di laboratorio quindi su scala industriale, fanno parte dei nostri obiettivi. ll progetto si propone di coniugare l'esperienza complementare di tre gruppi di ricerca marocchini e italiani, con un contributo reciproco di competenze e capacità sperimentali.

Research goals

Questo progetto si prefigge di sviluppare la formulazione e l'applicazione di prodotto antifungino biologico (batteri lattici e/o molecole bioattive molecole biotite da essi prodotte), alternativo ai prodotti di sintesi oggi utilizzati nella lotta contro le alterazioni post-raccolta di frutta fresca (mele, pesche, nettarine, agrumi) durante lo stoccaggio in impianti di refrigerazione.
Obiettivi scientifici:
- Screening di batteri lattici della collezione del laboratorio di Biochimica e Biotecnologie (Université Mohammed Premier) per la loro attività antifungina.
- Caratterizzazione fenotipica e identificazione molecolare dei ceppi di batteri lattici selezionati
- Purificazione e identificazione delle molecole bioattive prodotte,
- Ottimizzazione delle condizioni di produzione e della funzionalità dell'attività antifungina delle molecole bioattive,
- verificare l'effetto dell'antagonista e/o suoi metaboliti sulla sintesi di patulina (micotossina del Penicillium expansum);
- Definire gli estremi tecnici per produrre un nuovo prodotto da impiegare per il controllo di alcuni marciumi del postraccolta;
- Definire il protocollo del trattamento su larga scala con i BL e/o con i loro metaboliti (valutazione di formulati differenti),
- Acquisizione di conoscenze e competenze per lo sviluppo di biotecnologie microbiche
Obiettivo tecnico:
Fornire gli estremi tecnici per produrre un nuovo prodotto da impiegare per il controllo di alcuni marciumi del postraccolta.

Last update: 07/10/2024