Difesa delle produzioni e sicurezza della catena agroalimentare (DBA.AD004)

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The quality

La difesa delle produzioni e la biosicurezza della catena agroalimentare continuano ad essere i pilastri della progettualità economica e politica della EU, come dimostrano le numerose calls di Horizon 2020. La difesa integrata delle produzioni e la salubrità degli alimenti garantiscono una sana alimentazione, e costituiscono un importante fattore precompetitivo per gli operatori del settore. È un tema che evidenzia aspetti a forte impatto socio-economico e diventa una delle principali sfide a livello internazionale. La globalizzazione ha investito anche il sistema alimentare e mangimistico, determinando un cambiamento dei consumi e della cultura alimentare. L'introduzione di nuovi cibi, la diffusione dei trasporti e la indisponibilità di potenti metodi di difesa chimica delle produzioni (prima disponibili, ma causa di problemi ancora più rilevanti, e quindi proibiti dalle attuali normative europee) e la migliorata conservazione dei prodotti alimentari mettono l'agricoltore e il consumatore di fronte a nuovi problemi come l'introduzione di nuovi patogeni o l'evoluzione di patogeni resistenti ai trattamenti, l'aumento di microrganismi tossigeni o l'esposizione a pericoli chimici (micotossine, pesticidi, allergeni, antibiotici etc.) per la salute umana e animale, noti ed emergenti. La sfida in questo settore è produrre piante e animali, alimenti, e mangimi sicuri mediante un approccio integrato che combini nuove conoscenze e tecnologie. Fondamentale è la difesa delle piante e delle derrate alimentari per l'impatto che queste hanno sulla qualità dei prodotti da consumare freschi o trasformati. Inoltre tracciabilità e certificazione delle produzioni e dei prodotti sono ormai necessarie per la valorizzazione e la difesa delle tipicità locali, e in generale per sostenere il Made in Italy.

Goals

Obiettivo primario è lo sviluppo 'sostenibile' del sistema agroindustriale e forestale attraverso la realizzazione di prodotti/processi innovativi nei settori della produzione primaria, della trasformazione e della qualificazione dei prodotti alimentari, agroindustriali e forestali.
Combinando approcci di lotta biologica e integrata, la resistenza (costitutiva o indotta) e un uso sostenibile dei fitofarmaci, si persegue lo scopo di mantenere la densità delle popolazioni degli agenti di danno ai sistemi agro-alimentari e forestali al di sotto delle soglie che determinano danno economico. Obiettivi chiave per la lotta agli agenti di stress biotico sono la "prevenzione" dell'introduzione di nuovi agenti patogeni/tossigeni, piante infestanti e insetti, e il contenimento del danno per gli agroecosistemi, mediante affinamento della diagnostica e dei protocolli per la valutazione e il contenimento del rischio.
L'attenzione del consumatore nei confronti dei prodotti alimentari si manifesta attraverso la richiesta di informazioni sulla loro sicurezza d'uso e autenticità. La valutazione di questi parametri comprende lo studio di componenti allergenici e tossici, xenobiotici, presenza di microorganismi patogeni e loro metaboliti tossici. E' necessario quindi un approccio multidisciplinare per monitorare la presenza di patogeni, funghi tossigeni, micotossine e agro farmaci nelle colture agrarie e negli alimenti, prevenire tali contaminazioni in campo e nella filiera, sviluppare nuove strategie di controllo e decontaminazione, studiare la tossicità di fitofarmaci e xenobiotici, individuare e validare biomarker d'esposizione alle micotossine. Particolare attenzione è rivolta allo sviluppo di metodologie proteomiche e metabolomiche per l'individuazione di componenti nutrizionali e tossici, di metodologie spettroscopiche per accertare qualità, tipicità e origine degli alimenti, di metodi diagnostici innovativi per l'analisi di contaminanti e di allergeni nascosti.

Outline of research in an international context

Le prospettive progettuali tracciate si identificano nella politica Europea in tema di alimentazione che basa i suoi pilastri sulla sicurezza alimentare e sulla salute dei consumatori, in stretta integrazione con altri indirizzi strategici per il sostegno e lo sviluppo del settore, tra cui la PAC e la politica di ricerca e innovazione. L'azione congiunta del settore pubblico e privato caratterizza la linea di intervento europea sulla sicurezza alimentare (food safety) e costituisce l'elemento trasversale delle politiche economiche e sociali Europee. L'UE vuole raggiungere l'obiettivo di migliorare la food security attraverso un sistema volto a favorire il rispetto di regole che salvaguardino il consumatore, e con l'introduzione di limiti e barriere nell'uso di composti chimici per la difesa in campo e durante la trasformazione dei prodotti, evitando l'uso di composti considerati non sicuri per la salute umana e animale. Tale politica considera tutti gli aspetti della filiera agroalimentare, dai primi anelli della catena produttiva, coltivazione e produzione in campo, sino ai processi di trasformazione, stoccaggio, packaging e delivery fino al postconsumo. Il settore pubblico, in particolare l'EFSA, definisce alcune norme cogenti per la difesa della salute pubblica, la responsabilità legale e le sanzioni imposte alle imprese per eventuali danni alla salute, oltre a indicare il quadro istituzionale in cui le imprese possono sviluppare le proprie politiche di qualità e sicurezza degli alimenti. Gli operatori privati partecipano per garantire il miglioramento qualitativo dei prodotti alimentari in termini di salubrità e riduzione del rischio alimentare. Nella strategia Europa 2020 è stata ridefinita la mission della nuova PAC, che si prefigge di raggiungere tre obiettivi strategici (produzione alimentare sostenibile; gestione sostenibile delle risorse; sviluppo territoriale equilibrato) che mirano a soddisfare i principi della food security e della food sustainability.

Outline of research in a national context

A livello nazionale le prospettive progettuali sulla sicurezza agroalimentare e la difesa della produzione si coniugano in maniera esemplare sia con alcuni bisogni nazionali in ricerca e sviluppo di rilevanza strategica per il Paese (settori agroalimentare, sostenibilità e Made in Italy dell'ultimo Piano Nazionale della Ricerca PNR 2011-2013), sia con le istanze territoriali avanzate da molte Regioni italiane (per es. distretti tecnologici e poli di innovazione tecnologica per l'agroalimentare attivi in varie regioni tra cui Piemonte, Puglia, Lombardia, Sardegna etc.) nonché con le richieste provenienti dal mondo delle imprese. Inoltre la sicurezza alimentare e la difesa sostenibile sono pilastri portanti anche del Programma Nazionale della Ricerca 2014-2020 (in fase di elaborazione), che si allinea con il Programma Quadro Europeo per la Ricerca e l'Innovazione Horizon 2020, per lo sviluppo delle conoscenze finalizzate all'innovazione del sistema agro-industriale italiano. Le aspettative di sviluppo del progetto ricalcano con completa coerenza due linee strategiche tracciate nei settori d'intervento del Dipartimento di Scienze Bio-Agroalimentari: agricoltura sostenibile e alimentazione. Infine nuove emergenze riguardanti la sicurezza e tracciabilità/certificazione agro-alimentare, come il caso Xylella su olivo, le aflatossine nel mais e i frequenti attacchi concorrenziali e speculativi dei prodotti Made in Italy (contraffazioni, frodi), sono oggetto di notevole preoccupazione da parte di molte regioni e interi settori strategici nazionali come la filiera dell'olio, del vino e quella zootecnica/lattiero casearia. Pertanto ampie attività di ricerca sulla diagnosi precoce, prevenzione e controllo di tali emergenze sono condotte a livello nazionale supportate da finanziamenti Europei, ministeriali e regionali.

Positioning of Cnr

Gli Istituti che partecipano al progetto sono fortemente caratterizzati da competenze di elevato livello nel settore dei microrganismi per il miglioramento della sicurezza dei prodotti agro-alimentari e nella difesa sostenibile delle produzioni, come si evince chiaramente dalla partecipazione ad un gran numero di progetti di ricerca internazionali, soprattutto Europei (RFP-6/7), e di network sovranazionali quali MoniQA Association (network di eccellenza), il CEN, l'AOAC International, la FAO, l'IAEA, l'ISM, l'MPU, ecc. In accordo con questa posizione di alta reputazione internazionale, le collaborazioni scientifiche a cui partecipano i ricercatori del progetto sono numerose, diffuse e qualificate riflettendo il livello di eccellenza raggiunto nella partecipazione a network europei ed internazionali. A livello nazionale gli Istituti CNR che si occupano di difesa e tracciabilità dei prodotti e di biosicurezza della catena agroalimentare sono attivamente al centro di una rete estesa di collaborazioni scientifiche e tecnologiche con Università, altri Enti di Ricerca e partner industriali. Sono altresì importanti le collaborazioni e le commesse di ricerca con organizzazioni locali radicate sul territorio come le Regioni, i Distretti Tecnologici e le Fondazioni bancarie. Una parte sostanziale dei fondi a disposizione dei ricercatori proviene dal successo avuto in risposta a bandi ministeriali MIUR (FISR, FIRB, PRIN), MISE (PON), MATTM, MAE nonché da progetti locali (POR). Altrettanto importante è la collaborazione coi Consorzi Interuniversitari e con organizzazioni industriali quali Bayer, Barilla, Syngenta, Vicam-Waters, Fefana, Rotalactis, BASF, Serbios, Bioindustry Park del Canavese.

The main activities performed

Le attività svolte trovano la loro manifestazione in una giusta miscela tra produzione di risultati di alto rilievo scientifico e loro valorizzazione tramite transferimento tecnologico al mondo dell'impresa e brevetti. Tra i risultati di eccellenza di seguito si riportano a titolo meramente esemplificativo: a) sviluppo di biosensori per rilevare la presenza di microorganismi patogeni, tossine nell'ambiente; b) progettazione di una boa marina equipaggiata con una rete di sensori per il controllo della salubrità dell'acqua; c) caratterizzazione dei meccanismi di resistenza delle piante, diretta ed indiretta, costitutiva ed indotta ai principali agenti di danno e agli stress abiotici; d) caratterizzazione delle simbiosi radicali e loro effetto sulla resistenza delle piante agli agenti di danno; e) controllo sostenibile delle specie aliene invasive; f) applicazione di ozono, acqua deionizzata e illuminazione modulare per il miglioramento della shelf-life in vegetali; g) selezione di nuovi minerali e biopolimeri con attività adsorbenti per micotossine e tossine batteriche; h) marcatori per la certificazione genetica di cultivar di olivo e vite; i) sviluppo di nuove metodologie per la valutazione e il miglioramento della qualità e della sicurezza degli alimenti carnei freschi e fermentati; l) sviluppo di sensori/biosensori e di metodiche rapide avanzate per la determinazione di micotossine, amine biogene, allergeni e antiossidanti in prodotti alimentari; m) metodi di screening avanzati per la rilevazione di batteri patogeni in ready-to-eat-food e prodotti carnei; n) metodi LCMS per il profiling di contaminanti di origine naturale (micotossine libere/modificate e allergeni) in prodotti alimentari; o) messa a punto di uno strumento diagnostico, mediante RTPCR in multiplex, per l'identificazione simultanea di patogeni in prodotti carnei e lattiero-caseari; i) microrganismi ed enzimi con attività degradativa delle micotossine.

The planned activities

Le attività di ricerca sono riconducibili a tre grandi aree tematiche:
1. DIFESA DELLE PIANTE
a) caratterizzazione biologica e molecolare e modalità di diffusione di nuovi agenti patogeni/tossigeni; b) modelli di previsione della diffusione delle malattie delle piante, valutazione del rischio e prevenzione; c) riduzione dell'uso dei fitofarmaci mediante strategie di difesa integrata e biologica e studio di fitofarmaci innovativi eco-compatibili; d) valutazione di resistenze genetiche nei confronti di nuovi patogeni o di nuovi ceppi di patogeni noti; e) risposta delle piante e meccanismi di difesa verso stress biotici e abiotici: resilienza ai cambiamenti climatici, introduzione di caratteri di resistenza; f) gestione sostenibile delle piante infestanti.
2. FOOD/FEED SAFETY
a) strategie d'intervento e sviluppo di tecnologie innovative finalizzate alla sicurezza alimentare e mangimistica dell'intera filiera produttiva: organismi in coltura/allevamento materie prime, post-raccolta e prodotto finale; b) studio e sviluppo di metodi di analisi chimici e bio-molecolari per la determinazione di componenti indesiderati e contaminanti negli alimenti e mangimi (micotossine, fitofarmaci, allergeni, microrganismi, ecc.); c) valutazione negli alimenti e mangimi dei componenti indesiderati e contaminanti sulla salute umana e animale e sviluppo di strategie per la riduzione del loro contenuto e la limitazione dei loro effetti.
3. TRACCIABILITÀ PER LA SICUREZZA ALIMENTARE
a) prevenzione delle frodi alimentari mediante lo sviluppo di metodologie analitiche/molecolari e sviluppo di metodi innovativi (sensori, marker, ICT etc.); b) piattaforme di condivisione e di network di collaborazione; c) sviluppo di banche dati per tracciare l'autenticità degli alimenti e gestione di big data.

Thematic area

Biology, agriculture and food sciences

Keywords

Sicurezza alimentare, Difesa delle produzioni, Tracciabilità e autenticità

Projects

Last update: 25/04/2025