Tecnologie per il miglioramento della qualità e della sicurezza degli alimenti

Tecniche cromatografiche ed elettroforetiche miniaturizzate applicate all’analisi degli alimenti
Persone di contatto
: Zeineb Aturki

L’attività di ricerca è incentrata sullo sviluppo di tecniche analitiche miniaturizzate quali la cromatografia liquida nano, elettroforesi ed elettrocromatografia capillare. Tali metodologie, promuovono una chimica sostenibile, per le loro caratteristiche di basso impatto ambientale, economicamente convenienti, rapide  e facilmente accoppiabili alla spettrometria di massa, rivelatore sensibile e selettivo. Per la  preparazione del campione,  accanto alle tecniche estrattive classiche vengono utilizzate procedure innovative di microestrazione. Le tecnologie sviluppate sono applicate allo studio di diverse classi di composti (polifenoli, vitamine, fitosteroli, nucleotidi, aminoacidi) naturalmente presenti o addizionati agli alimenti, la cui determinazione è importante per avere informazioni sulla tracciabilità, genuinità e possibili adulterazioni o frodi alimentari. Vengono analizzati anche contaminanti (pesticidi, antibiotici, steroidi) per valutare la sicurezza di un alimento.

Analisi di fitosteroli in olio extra vergine d’oliva con metodica nano-LC

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Sviluppo di tecnologie e protocolli di Risonanza Magnetica (NMR in soluzione, NMR HR-MAS) per lo studio delle matrici alimentari in assenza di o con limitati interventi separativi
Persone di contatto
: Anatoly Sobolev, Donatella Capitani

La attività di ricerca è finalizzata allo sviluppo di metodi di Risonanza Magnetica ad alto campo per lo studio della metabolomica degli alimenti. La Risonanza Magnetica Nucleare permette infatti di ottenere l’impronta digitale dell’alimento mostrando in un unico esperimento i segnali di tutti i metaboliti presenti nel campione e ottenendo così il profilo metabolico che costituisce “l’impronta digitale” dell’alimento stesso. Rispetto ad altre tecniche analitiche la Risonanza Magnetica Nucleare ha il vantaggio di non richiedere eccessive manipolazioni del campione che possono portare alla sua alterazione: il campione viene infatti analizzato tal quale o sottoposto a semplici operazione di estrazione. L’uso di queste tecniche accompagnato a metodi di analisi statistica dei dati sperimentali consente di studiare gli alimenti in base a criteri di tracciabilità, salubrità, valorizzazione e proprietà nutraceutiche. Viceversa i modelli ottenuti applicando questo approccio ad un grande numero di campioni consentono di tracciare un alimento di cui non si conosca la provenienza, di verificare se l’alimento rispetti certi  criteri di salubrità e infine di evidenziare frodi.
Il gruppo di ricercatori del laboratorio di Risonanza Magnetica dell’IMC da oltre 16 anni si occupa della caratterizzazione di alimenti (olio di oliva, spigole, birra, tartufi, farine, caffè, grano, kiwi, mirtilli, pere, pomodori, lattughe, cicoria, puntarelle, zafferano) dal punto di vista della tracciabilità, della salubrità e della valorizzazione nell’ ambito di vari progetti regionali, nazionali ed Europei. Gli studi riguardanti l’olio extra vergine di oliva hanno dimostrato che la spettroscopia NMR accoppiata a metodi di analisi statistica è in grado di dare informazioni sull’origine geografica degli oli, la cultivar, la qualità e la genuinità.

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Sviluppo di tecnologie e protocolli di Risonanza Magnetica a basso campo per lo studio di matrici alimentari (SHELF LIFE, PROCESSI DI ESSICCAMENTO, MATURAZIONE, STRESS IDRICO)
Persone di contatto
: Noemi Proietti, Valeria Di Tullio

Mediante rilassometria NMR a basso campo si studia il contenuto e la distribuzione dell’acqua in matrici alimentari senza alcuna manipolazione del campione, ottenendo informazioni  sulla shelf life dell’alimento, la sua conservazione nel tempo, su processi e trattamenti industriali quali per esempio cottura ed essiccamento. Inoltre, utilizzando strumentazione NMR portatile è possibile eseguire misure direttamente in campo su frutti e piante intere senza necessità di campionamento. Questo approccio permette di seguire nel tempo la crescita, la maturazione, la risposta allo stress idrico e a processi industriali consentendo di ottimizzare sia l’uso di risorse idriche, sia il processo industriale di essiccamento della frutta.

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Sviluppo di tecnologie separative avanzate per l’identificazione di composti biologicamente attivi
Persona di contatto:
Isabella Nicoletti, Danilo Corradini

Sviluppo di metodiche analitiche separative innovative che utilizzano tecniche cromatografiche miniaturizzate (HPLC-DAD-MS) ed elettroforetiche (CE) per la separazione, l’identificazione e la quantificazione di molecole biologicamente attive in matrici naturali complesse di interesse in campo fitochimico, agro-alimentare, nutraceutico e cosmeceutico.
Le ricerche sono finalizzate a definire indicatori chimici in grado di descrivere, a livello molecolare, caratteristiche e peculiarità degli ingredienti per caratterizzarne le potenzialità, valutarne qualità, sicurezza e proprietà salutistiche. Esempi di queste attività sono forniti dagli studi condotti nell’ambito di diverse filiere di rilevante importanza per l’area mediterranea quali il settore cerealicolo, vitivinicolo, e olivicolo.

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Personale di ricerca coinvolto:
Zeineb Aturki
Enrica Donati
Giovanni D’Orazio
Donatella Capitani
Francesca D’Acunzo
Valeria Di Tullio
Salvatore Fanali
Laura Lilla
Edo Lilla
Noemi Proietti
Anatoly Sobolev
Alessandro Tozzi
Ornella Ursini
Isabella Nicoletti
Danilo Corradini

Principali collaborazioni
Università di Messina, persona di contatto: Prof. Luigi Mondello
Università Campus Bio-Medico di Roma, persona di contatto: Dott.ssa Chiara Fanali, Prof.ssa Laura De Gara
CSIC-CIAL, Madrid, Spagna, persona di contatto: Dr Alejandro Cifuentes
Università de La Laguna, Tenerife, Spagna, persona di contatto: Dr Javier Hernández-Borges
Università Olomouc, Rep. Ceca, persona di contatto: Prof. Petr Bednar
Istituto di Frutticoltura, CRA, persona di contatto: Dr. Flavio Roberto De Salvador
Sustainable Agricultural Systems Laboratory, Maryland, USA, persona di contatto: Dr. Autar Mattoo
Universidad Nacional Autonoma de Mexico

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Pubblicazioni rilevanti

  • Mateos-Vivas M., Fanali S., Rodríguez-Gonzalo E., Carabias-Martínez R., Aturki Z. “Rapid determination of nucleotides in infant formula by means of nano-liquid chromatography” Electrophoresis 37 (2016) 1873–1880.
  • Fanali C., Rocco A., D’Orazio G., Dugo L., Mondello L., Aturki Z.
    “Determination of key flavonoid aglycones by means of nano-liquid chromatography for the analysis of dietary supplements and food matrices”
    Electrophoresis 2015, 36, 1073-1081.
  • D’Orazio G., Asensio-Ramos M., Hernández-Borges J., Rodríguez-Delgado M.A., Fanali S.
    “Evaluation of the combination of a dispersive liquid-liquid microextraction method with micellar electrokinetic chromatography coupled to mass-spectrometry for the determination of estrogenic compounds in milk and yogurt”
    Electrophoresis 2015, 36, 615- 625.
  • Capitani D., Sobolev A.P., Delfini M., Vista S., Antiochia R., Proietti N., Bubici S., Ferrante G., Carradori S., Roberto De Salvador F., Mannina L.
    “NMR methodologies in the analysis of blueberries”
    Electrophoresis 2014, 35, 1615-1628.
  • Sobolev A. P., Neelam A., Fatima T., Shukla V., Handa A. K., Mattoo A.K.
    “Genetic introgression of ethylene-suppressed transgenic tomatoes with higher-polyamines trait overcomes many unintended effects due to reduced ethylene on the primary metabolome”
    Frontiers in Plant Science 2014, 5, article 632, 1-9.
  • Capitani D., Sobolev A.P., Tomassini A., Sciubba F., De Salvador R., Mannina L., Delfini M.
    “Peach Fruit: A Metabolic Comparative Analysis Of Two Varieties With Different Resistance To Insect Attacks By NMR Spectroscopy”
    Agric. Food Chem. 2013, 61, 1718-1726.
  • Capitani D., Mannina L., Proietti N., Sobolev A. P., Tomassini A., Miccheli A., Di Cocco M. E., Capuani G., De Salvador R.F., Delfini M.
    “Metabolic Profiling and Outer Pericarp Water State in Zespri, CI.GI, and Hayward Kiwifruits”
    Agric. Food Chem. 2013, 61, 1727−1740.
  • Mannina L., Sobolev A. P., Viel S.
    “Liquid state 1H high field NMR in food analysis”
    Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 2012, 66, 1-39.
  • Capitani D., Mannina L., Proietti N., Sobolev A.P., Tomassini A., Miccheli A., Di Cocco M.E., Capuani G., De Salvador R., Delfini M.
    “Monitoring of metabolic profiling and water status of Hayward kiwifruits by Nuclear Magnetic Resonance”
    Talanta 2010, 82, 1826-1838.
  • Ciccoritti R., Taddei F., Nicoletti I., Gazza L., Corradini D., D’Egidio M.G, Martini D. “Use of bran fractions and debranned kernels for the development of pasta with high nutritional and healthy potential” Food Chemistry, 225 (2017) 77
  • Nicoletti I., Martini D., De Rossi A., Taddei F., D’Egidio M.G., Corradini D. “Identification and quantification of soluble free, soluble conjugated and insoluble bound phenolic acids in Durum Wheat (Triticum turgidum L. var. durum) and Derived Products by RP-HPLC on a semimicro separation scale” J. Agric. Food Chem., 5 (2013) 11800
  • Nicoletti I., Bellincontro A., De Rossi A., De Sanctis F., Tiberi D., Pietromarchi P., Botondi R., Corradini D., Mencarelli F. “Postharvest dehydration of Nebbiolo grapes grown in altitude is affected by time of defoliation” Aust. J. Grape Wine Res., 19 (2013) 358