Dissertations / Theses on the topic 'Alimenti nuovi'

The Mediterranean diet is rich in healthy substances such as fibres, vitamins and phenols. Often these molecules are lost during food processing. Olive oil milling waste waters, brans, grape skins are some of the most relevant agri-food by-products in the Mediterranean countries. These wastes are still rich in extremely valuable molecules, such as phenolic antioxidants, that have several interesting health promoting properties. Using innovative environmental friendly technologies based in the rational use of enzymatic treatment is possible to obtain from agri-food by-products new ingredients containing antioxidants that can be used as functional ingredients in order to produce fortified foods. These foods, having health protecting/promoting properties, on top of the traditional nutritional properties, are attracting consumer’s attentions due to the increasing awareness on health protection through prevention. The use of these new ingredients in different food preparation was studied in order to evaluate the effects that the food processing might have on the antioxidant fraction, the effect of these ingredient on foods appearances as well as the impact in terms of taste and scent, crucial feature for the acceptability of the final product. Using these new ingredients was possible to produce antioxidant bred, pasta, cheese, cookies and ice-cream. These food products retains very well the antioxidant properties conferred by the added ingredients despite the very different treatments that were performed. The food obtained had a good palatability and in some cases the final product had also a good success on the market.

The Mediterranean diet is rich in healthy substances such as fibres, vitamins and phenols. Often these molecules are lost during food processing. Olive oil milling waste waters, brans, grape skins are some of the most relevant agri-food by-products in the Mediterranean countries. These wastes are still rich in extremely valuable molecules, such as phenolic antioxidants, that have several interesting health promoting properties. Using innovative environmental friendly technologies based in the rational use of enzymatic treatment is possible to obtain from agri-food by-products new ingredients containing antioxidants that can be used as functional ingredients in order to produce fortified foods. These foods, having health protecting/promoting properties, on top of the traditional nutritional properties, are attracting consumer’s attentions due to the increasing awareness on health protection through prevention. The use of these new ingredients in different food preparation was studied in order to evaluate the effects that the food processing might have on the antioxidant fraction, the effect of these ingredient on foods appearances as well as the impact in terms of taste and scent, crucial feature for the acceptability of the final product. Using these new ingredients was possible to produce antioxidant bred, pasta, cheese, cookies and ice-cream. These food products retains very well the antioxidant properties conferred by the added ingredients despite the very different treatments that were performed. The food obtained had a good palatability and in some cases the final product had also a good success on the market.

In primo luogo, è stata studiata la diversità microbica e le proprietà nutrizionali della "Yellow Curd" (Kashk zard) un alimento fermentato tradizionale persiano, utilizzando approcci microbiologici classici e analisi del metabarcoding dell'rRNA 16S. L'analisi metagenomica ha rivelato che i batteri lattici, in particolare i generi Lactobacillus, Pediococcus e Streptococcus, erano dominanti in Yellow Curd. Inoltre, sono stati effettuati l'isolamento, la caratterizzazione e l'identificazione di nuovi LAB con potenziale tecnologico e proprietà probiotiche, nonché la preparazione e caratterizzazione di alimenti funzionali. I risultati hanno rivelato che i ceppi di Pediococcus acidilactici IRZ12A e IRZ12B isolati dal cibo fermentato tradizionale persiano erano sicuri e dotati di proprietà probiotiche come la resistenza a condizioni gastrointestinali simulate e l'effetto ipocolesterolemizzante. Il genoma completo di questo promettente ceppo di P. acidilactici IRZ12B con il miglior effetto ipocolesterolemizzante è stato sequenziato e l'analisi in silico ha evidenziato l'assenza di plasmidi, geni di resistenza agli antibiotici trasmissibili e fattori di virulenza. Pertanto, abbiamo cercato di utilizzare P. acidilactici IRZ12B con tre piante officinali, ovvero Malva, Calendula ed Echinacea, per prove di fermentazione e, al fine di verificare la possibile produzione di alimenti funzionali. Le piante fermentate con P. acidilactici IRZ12B sono state utilizzate per studiarne la funzionalità su cellule sane e cancerose. I risultati hanno mostrato che le erbe fermentate con il ceppo probiotico non hanno avuto alcun effetto citotossico sulle cellule intestinali umane sane (Caco-2 differenziato) e potrebbero invece ridurre significativamente la vitalità cellulare sulle cellule del cancro al seno (MCF-7). Successivamente, dato che alcuni ceppi probiotici non hanno tollerato la condizione di conservazione e il passaggio gastrointestinale umano, in questa tesi, per la prima volta, abbiamo valutato l'uso della molecola di 2′-fucosillattosio in microincapsulazione e l'abbiamo confrontata con altre molecole note, come la gelatina e l'inulina. Le microcapsule, ottenute con la tecnica dell'estrusione, sono state valutate in termini di efficienza di incapsulamento, stabilità di conservazione, resistenza alle condizioni gastrointestinali e cinetica di rilascio cellulare. Le microcapsule a base di alginato hanno mostrato caratteristiche interessanti, inclusa la buona capacità di proteggere le cellule batteriche dalle difficili condizioni gastrointestinali simulate. Rispetto ad altre molecole utilizzate in microincapsulazione insieme all'alginato, come la gelatina e l'inulina, il 2'-fucosillattosio ha evidenziato un rilascio estremamente rapido e abbondante di cellule batteriche dalle capsule all'interno di un fluido intestinale simulato. Infine, sono state studiate le proprietà tecnologiche di un LAB isolato da un tradizionale alimento indiano fermentato (Dahi). Si è rilevato che il ceppo Limosilactobacillus fermentum ING8 possiede proprietà tecnologiche molto interessanti, come la capacitò di utilizzo del galattosio, l'attività antimicrobica, la produzione di esopolisaccaridi e la capacità di sopravvivenza alla conservazione a lungo termine a temperatura di refrigerazione. La valutazione completa del genoma di questo promettente ceppo ha confermato l'assenza di possibili elementi deleteri, come geni acquisiti di resistenza agli antibiotici, geni di virulenza o geni correlati all'emolisi, mentre sono stati rilevati tutti i geni strutturali correlati all'operone galattosio e alla produzione di EPS.
Firstly, we have studied the microbial diversity and nutritional properties of “Yellow Curd” (Kashk zard) a traditional Persian fermented food, using classical microbiology approaches and 16S rRNA metabarcoding analysis. The metagenomics analysis revealed that lactic acid bacteria, particularly the genera Lactobacillus, Pediococcus and Streptococcus, were dominant in Yellow Curd. In addition, isolation, characterization and identification of new LAB with technological potential and probiotic properties, as well as functional foods preparation and characterization, have been carried out. The outcomes revealed that Pediococcus acidilactici strains IRZ12A and IRZ12B isolated from traditional Persian fermented food were safe and endowed with probiotic properties such as resistance to simulated gastrointestinal conditions and hypocholesterolemic effect. The complete genome of this promising P. acidilactici IRZ12B strain with the best cholesterol-lowering effect was sequenced, and the in-silico analysis evidenced the absence of plasmids, transmissible antibiotic resistance genes and virulence factors. Therefore, we tried to use P. acidilactici IRZ12B and three officinal plants, namely Malva, Calendula and Echinacea, for fermentation trials and consequently, possible functional food production. The fermented herbs with P. acidilactici IRZ12B were used to study their functionality on healthy and cancer cells. Results showed that fermented herbs with the probiotic strain did not have any cytotoxic effect on healthy human intestinal cells (differentiated Caco-2); however, they could significantly reduce cell viability on breast cancer cells (MCF-7). Secondly, some beneficial strains did not tolerate the storage condition and the human gastrointestinal passage. In this thesis, for the first time, we evaluated the use of 2′-fucosyllactose molecule in microencapsulation, and compared it with other known molecules, such as gelatin and inulin. Microcapsules, obtained by the extrusion technique, were evaluated in terms of encapsulation efficiency, storage stability, gastrointestinal condition resistance, and cell release kinetics. The alginate-based microcapsules showed interesting features, including the good capability to protect bacterial cells from harsh simulated gastrointestinal conditions. Compared to other molecules used in microencapsulation together with alginate, such as gelatin and inulin, 2’-fucosyllactose evidenced an extremely quick and abundant release of bacterial cells from the capsules inside a simulated intestinal fluid. Lastly, we have studied the technological properties of LAB isolated from a traditional fermented Indian food (Dahi). As a result, strain Limosilactobacillus fermentum ING8 was found to possess a safe status with very interesting technological properties, such as galactose utilization, antimicrobial activity, exopolysaccharide production and survivability to long-term storage at refrigeration temperature. The complete genome evaluation of this promising strain confirmed the absence of possible deleterious elements, such as acquired antibiotic resistance genes, virulence genes, or hemolytic-related genes. However, all structural genes related to galactose operon and EPS production have been detected.

Il rapporto tra innovazione scientifica e innovazione giuridica trova nella disciplina europea sui novel food profili peculiari correlati all’accesso al mercato di alimenti innovativi, potenzialmente idonei a contribuire al raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità e di sicurezza alimentare come individuati, nel contesto internazionale, dall’Agenda 2030 delle Nazioni Unite e successivamente declinati, nell’ambito dell’Unione europea, dall’European Green Deal e dalla Strategia Farm to Fork. Attraverso una ricostruzione dei cambiamenti che hanno interessato la regolazione europea in materia, il lavoro di ricerca illustra e discute le problematiche che l’applicazione del Reg. (UE) 2015/2283 sugli alimenti nuovi pone nella catena alimentare, con particolare attenzione al ruolo svolto dai principi di innovazione, precauzione e trasparenza nella procedura di autorizzazione pre-market dettata dal legislatore europeo. L’analisi giuridica esplora, in particolare, le garanzie di trasparenza previste nella procedura di risk assessment, come modificata dalla riforma introdotta dal Reg. (UE) 2019/1381, interrogandosi sulla idoneità della normativa a far fronte alle sfide che la produzione e la commercializzazione di alimenti nuovi pongono nel mercato agroalimentare europeo.
The relationship between scientific innovation and legal innovation finds in the European regulation on novel foods peculiar profiles related to the market access of innovative foods, potentially suitable to contribute to the achievement of sustainability and food security objectives as identified, in the international context, by the United Nations 2030 Agenda and subsequently declined, within the European Union, by the European Green Deal and the Farm to Fork Strategy. Through a reconstruction of the changes that have affected the European regulation on the subject, the research work illustrates and discusses the issues that the application of Reg. (EU) 2015/2283 on novel foods poses in the food chain, with particular attention to the role played by the principles of innovation, precaution and transparency in the pre-market authorisation procedure dictated by the European legislator. The legal analysis explores, in particular, the guarantees of transparency provided in the risk assessment procedure, as amended by the reform introduced by Reg. (EU) 2019/1381, questioning the suitability of the legislation to meet the challenges that the production and marketing of novel foods pose in the European agri-food market.

La produzione normativa degli ultimi decenni in campo alimentare permette di evidenziare come sussista una sempre crescente attenzione verso la scienza da parte del diritto e la costante tendenza della dottrina a ripensare, alla luce delle evoluzioni registrate, il legame esistente tra ambiti distinti ma legati tra loro in modo indissolubile. In una globale progressione della sensibilità del legislatore europeo verso le esigenze di garanzia del corretto funzionamento del mercato nonché di una crescente tutela del consumatore e della sua sicurezza, la normativa in materia di nuovi alimenti ha cercato di trovare un equilibrio tra la spinta innovatrice che, da anni, interessa l’intero settore alimentare e le plurime necessità di operatori e consumatori che richiedono prodotti dalle caratteristiche sempre più definite e idonee a soddisfare un ampio ventaglio di preferenze. Assumendo che “la capacità della tecnica è la potenza effettiva di realizzare indefinitamente scopi e di soddisfare indefinitamente bisogni” ben si comprende come quello dei novel food risulti essere un caso paradigmatico di incontro tra scienza, bisogni del mercato e regole giuridiche e come si sia esteso l’interesse sul tema, portando a porre interrogativi sempre più complessi anche in relazione alle modalità di regolamentazione delle novità in campo scientifico.
The last decades' lawmaking in the food field highlights the increasing attention towards science and got lawyers rethinking about the link existing between law and science. In a progression of the European legislator's sensitivity to guarantee the market as well as the food consumers and their safety, the EU legislation on novel foods has tried to balance food innovation and the multiple needs of operators and consumers who require products with increasingly more defined characteristics and suitable to satisfy a wide range of preferences. If "the capacity of the technique is the effective power to achieve goals and to satisfy needs indefinitely" is easy to understand how the novel food turns out to be a paradigmatic case of an encounter between science, market needs and juridical rules. Furthermore, the increasing interest in the food sector raises the question of which methods of regulation of scientific innovations apply.

La produzione normativa degli ultimi decenni in campo alimentare permette di evidenziare come sussista una sempre crescente attenzione verso la scienza da parte del diritto e la costante tendenza della dottrina a ripensare, alla luce delle evoluzioni registrate, il legame esistente tra ambiti distinti ma legati tra loro in modo indissolubile. In una globale progressione della sensibilità del legislatore europeo verso le esigenze di garanzia del corretto funzionamento del mercato nonché di una crescente tutela del consumatore e della sua sicurezza, la normativa in materia di nuovi alimenti ha cercato di trovare un equilibrio tra la spinta innovatrice che, da anni, interessa l’intero settore alimentare e le plurime necessità di operatori e consumatori che richiedono prodotti dalle caratteristiche sempre più definite e idonee a soddisfare un ampio ventaglio di preferenze. Assumendo che “la capacità della tecnica è la potenza effettiva di realizzare indefinitamente scopi e di soddisfare indefinitamente bisogni” ben si comprende come quello dei novel food risulti essere un caso paradigmatico di incontro tra scienza, bisogni del mercato e regole giuridiche e come si sia esteso l’interesse sul tema, portando a porre interrogativi sempre più complessi anche in relazione alle modalità di regolamentazione delle novità in campo scientifico.
The last decades' lawmaking in the food field highlights the increasing attention towards science and got lawyers rethinking about the link existing between law and science. In a progression of the European legislator's sensitivity to guarantee the market as well as the food consumers and their safety, the EU legislation on novel foods has tried to balance food innovation and the multiple needs of operators and consumers who require products with increasingly more defined characteristics and suitable to satisfy a wide range of preferences. If "the capacity of the technique is the effective power to achieve goals and to satisfy needs indefinitely" is easy to understand how the novel food turns out to be a paradigmatic case of an encounter between science, market needs and juridical rules. Furthermore, the increasing interest in the food sector raises the question of which methods of regulation of scientific innovations apply.

Le piante alimurgiche sono piante erbacee spontanee che, soprattutto in passato, rappresentavano una fondamentale risorsa alimentare per le popolazioni locali, soprattutto rurali. Con il termine Ortica si fa riferimento all’insieme di piante erbacee appartenenti al genere Urtica L., famiglia delle Urticaceae, diffuse in maniera pressoché ubiquitaria nelle regioni temperate. La specie maggiormente diffusa è la perenne U. dioica distribuita in Europa, Nord Africa, Asia, Nord e Sud America [1], principalmente conosciuta e studiata nel settore tessile e fitoterapico. L’interesse riguardo allo sviluppo della coltivazione dell’ortica sta crescendo grazie alle potenzialità multisettoriali dei prodotti che si possono ricavare dalla pianta: radici, steli e foglie rappresentano la biomassa utilizzabile nei settori tessile, fitoterapico, cosmetico ed alimentare. Inoltre, le caratteristiche agronomiche rendono la pianta di ortica una coltivazione a basso impatto ambientale potenzialmente adatta per zone attualmente incolte [2]. Lo scopo del progetto di ricerca è quello di valutare la pianta Urtica dioica, utilizzata in passato a scopi fitoalimurgici, come nuovo alimento funzionale e come ingrediente per la preparazione di nuovi alimenti funzionali, definiti come prodotti alimentari comunemente presenti nella dieta che contengono componenti biologicamente attivi in grado di migliorare la salute o ridurre il rischio di malattia [3,4]. La prima parte del lavoro ha riguardato la messa a punto e l’applicazione di metodi analitici per la valutazione nutrizionale di campioni di ortica spontanea del comprensorio Emiliano-Romagnolo. La caratterizzazione bromatologica di foglie di ortica selvatica ha messo in evidenza il buon contenuto proteico e di alcuni elementi essenziali per diverse funzioni fisiologiche: calcio, magnesio, ferro e manganese. Lo studio delle proprietà antiossidanti ha evidenziato come queste siano variabili in base alla zona geografica di provenienza, indicando un’influenza significativa dello stadio vegetativo su biosintesi ed accumulo di composti ad attività antiossidante da parte della pianta. La valorizzazione a livello industriale prevede necessariamente una standardizzazione della qualità della materia prima dal punto di vista nutrizionale e della sicurezza alimentare. Per tale motivo non è proponibile l’utilizzo di piante a crescita spontanea, ma è necessario prevedere lo sviluppo di 2 protocolli di coltivazione. Grazie alla collaborazione con il Centro di Ricerca per le Colture Industriali (CRA-CIN) di Rovigo è stato creato un campo sperimentale per lo studio agronomico delle condizioni di coltivazione e crescita delle due varietà maggiormente diffuse in Italia, U. dioica ed U. urens. La valutazione agronomica delle due varietà ha messo in evidenza che U. dioica possiede le migliori caratteristiche per essere proposta a livello di coltivazione al fine dello sfruttamento delle parti aeree a fini alimentari. Sulle foglie della specie U. dioica è stato condotto uno studio specifico sulle due classi di metaboliti secondari a proprietà nutraceutiche: i composti fenolici ed i carotenoidi sono stati caratterizzati e quantificati durante le fasi di sviluppo vegetativo con l’obiettivo di studiarne il tempo balsamico. I composti fenolici identificati nelle foglie di U. dioica appartengono ai sottogruppi degli acidi idrossicinnamici (acido clorogenico ed acido caffeilmalico) e dei flavonoli (rutina, isoquercetina, kaempferolo 3-rutinoside, kaempferolo 3-glucoside e isorhamnetina 3-rutinoside). Acido clorogenico, acido caffeilmalico e rutina rappresentano circa il 90% del contenuto totale. Per quanto riguarda i carotenoidi, nelle foglie di U. dioica sono stati identificati luteina e β-carotene. Il tempo balsamico del contenuto di polifenoli e carotenoidi si colloca durante la fase di fioritura. Questa fase risulta il momento migliore per la raccolta delle foglie destinate all’ottenimento di una materia prima ricca in questi metaboliti secondari che potrebbero conferire proprietà funzionali agli alimenti prodotti. Recentemente l’ortica è stata reintrodotta nel settore industriale alimentare, in particolare come ingrediente innovativo nella produzione di pasta alimentare speciale. La pasta è considerata un’ottima fonte di carboidrati ed una fonte moderata di proteine e vitamine [5]. Tuttavia, considerata la sua notevole diffusione in svariati regimi alimentari, la pasta può essere fortificata con specifici ingredienti per aumentarne il valore nutrizionale e renderla un alimento funzionale [5–7]. Lo studio dell’ortica come ingrediente per pasta alimentare speciale è stato condotto con la finalità di valutare l’apporto di nutrienti primari, polifenoli e carotenoidi dalla materia prima al prodotto elaborato. I risultati ottenuti mettono in evidenza come utilizzando ortica disidratata nell’impasto il prodotto finale presenti un aumento del quantitativo proteico totale e della frazione minerale totale. Nel contenuto specifico in minerali, si ha un aumento significativo del contenuto di calcio, magnesio, ferro e manganese. Lo studio specifico sui composti fenolici e sui carotenoidi in pasta alimentare speciale fortificata con ortica, posta a confronto con pasta all’uovo, indica che i composti fenolici caratteristici e predominanti nelle foglie di ortica, cioè acido clorogenico, acido caffeilmalico e rutina sono efficacemente mantenuti nel prodotto elaborato dal quale sono rintracciabili e quantificabili; queste molecole non sono presenti nella pasta non fortificata, quindi rappresentano costituenti unici della pasta all’ortica. L’aggiunta di ortica determina un aumento del contenuto polifenolico totale e si 3 riflette in un aumento significativo del potere antiossidante. Luteina e β-carotene sono carotenoidi presenti nelle foglie di ortica, tuttavia sono rintracciabili anche nella semola, costituente principale della pasta, e nell’uovo, ingrediente per la produzione di pasta secca e fresca a livello industriale. La fortificazione con ortica determina un aumento del contenuto sia di luteina sia di β-carotene nel prodotto finito. Lo studio dell’influenza della fase di cottura sul contenuto dei composti fenolici e dei carotenoidi ha portato a determinare i quantitativi realmente ingeriti in seguito al consumo di pasta all’ortica. La perdita in fase di cottura dei composti fenolici presi in considerazione è risultata inversamente proporzionale al grado di bound caratteristico di ciascuna molecola. La fortificazione di un prodotto tradizionale come la pasta, utilizzando polvere di ortica disidratata, rappresenta un trattamento tecnologico per la produzione di un alimento funzionalizzato che può contribuire ad arricchire l’alimentazione con sali minerali indispensabili all’organismo e con molecole a potenziali effetti benefici quali composti fenolici e carotenoidi. L’identificazione e la quantificazione dei composti bioattivi non è sufficiente per avere un quadro preciso dell’efficacia nutrizionale di un prodotto alimentare: diverse classi di composti, tra cui polifenoli e carotenoidi, presenti in alimenti naturali o elaborati hanno effetti potenzialmente benefici che possono essere limitati dalla scarsa e variabile biodisponibilità [8,9]. La bioaccessibilità è la frazione di una molecola che viene rilasciata dalla matrice alimentare nel tratto gastrointestinale, si solubilizza e diventa disponibile per l’assorbimento: la bioaccessibilità influenza strettamente la biodisponibilità. La bioaccessibilità dei composti fenolici e dei carotenoidi caratteristici delle foglie di ortica è stata valutata mettendo a punto ed applicando un modello gastrointestinale dinamico per simulare in vitro l’assunzione e la digestione di alcuni prodotti alimentari a base di ortica. Questa parte del lavoro è stata condotta presso il “Laboratory of Food Chemistry and Toxicology” della Universitat de València, Facultat de Farmàcia. Riguardo ai composti fenolici, i meccanismi fisiologici alla base dei potenziali effetti benefici sono tutt’ora oggetto di studi ed approfondimenti [10–12] e l’impatto di queste molecole direttamente a livello gastrointestinale è di crescente interesse [13]. Per tali motivi è stato valutato l’assorbimento dei composti fenolici a livello delle cellule epiteliali intestinali utilizzando il modello cellulare Caco-2 ed è stata misurata la capacità antiossidante dei fluidi gastrointestinali simulati nei confronti del radicale anione superossido, utilizzando il metodo della fotochemiluminescenza (Photochem®). Acido clorogenico, acido caffeilmalico e rutina risultano bioaccessibili durante tutte le fasi della digestione con i valori massimi determinati a livello dell’intestino tenue: la struttura chimica di ciascuna molecola ed il tipo di matrice influenzano significativamente la cinetica di rilascio e solubilizzazione nei fluidi gastrointestinali. Lo studio del trasporto transepiteliale condotto sui fluidi 4 duodenali simulati utilizzando il modello cellulare Caco-2, conferma che queste molecole sono scarsamente assorbite nella loro forma nativa e raggiungono perciò la flora batterica intestinale che li può utilizzare come substrato metabolico L’apporto di composti fenolici bioaccessibili dovuto al consumo di prodotti alimentari a base di ortica aumenta il potere antiossidante in tutti i compartimenti del tratto gastrointestinale: questo effetto, assieme allo studio delle potenzialità probiotiche dei composti fenolici, può portare ad importanti effetti benefici che necessitano di ulteriori approfondimenti. I carotenoidi studiati, luteina e β-carotene, risultano meno bioaccessibili rispetto ai composti fenolici a causa della minor solubilità nei fluidi gastrointestinali. Nella pasta fortificata con ortica si ha un aumento del contenuto di carotenoidi, tuttavia la frazione fibrosa dovuta alla presenza di ortica ne diminuisce la bioaccessibilità, probabilmente interferendo con la formazione di micelle a livello dell’intestino tenue. L’ortica (U. dioica) è una pianta spontanea che può essere introdotta a livello di coltivazione a basso impatto ambientale con potenzialità di utilizzo multisettoriali. Riguardo al settore industriale alimentare le foglie posseggono un importante valore nutrizionale che può essere sfruttato nell’ottica dello sviluppo e della diffusione di alimenti con caratteristiche funzionali e salutistiche.
Wild edible plants had been a crucial source of food for people, especially in rural areas, not only in the distant past but also during more recent times of war. The term stinging nettle is referred to the collection of herbaceous plants belong to the genus Urtica L., of the Urticaceae family, growing throughout the temperate regions. Perennial Urtica dioica is widespread in Europe, North Africa, Asia, North and South America and is mainly known and studied in the textile and phytotherapic industry [1]. Stinging nettle could represents a valuable biomass source for several natural products, with most promising application in the food/feed, medicinal, cosmetic and fibre sectors. The presence of several active compounds in stinging nettle give scientific justification to traditional folk uses of the plant. In addition, agronomic characteristics make the nettle a cultivation with low environmental impact and potentially suitable for areas currently uncultivated [2]. The aim of the research project is to evaluate the plant Urtica dioica, a wild edible green, as new functional food and ingredient for the preparation of new functional foods. Functional foods are natural or processed foods commonly present in the diet, which contain bioactive compounds able to improve health status or reduce the risk of chronic disease [3,4]. The nutritional characterization of wild nettle leaves of Emilia Romagna region has highlighted the good content of protein and of calcium, magnesium, iron and manganese, essential elements about different physiological functions. The study of antioxidant properties has shown the influence of the geographical area of origin, indicating a significant impact of the vegetative stage on the biosynthesis and accumulation of compounds with antioxidant activity. The use of stinging nettle in the food industry necessarily involves standardization of the raw material from the nutritional quality and food security points of view. It is not feasible the use of spontaneous growth plants, but it is must be provided the development of cultivation protocols. In cooperation with the Research Centre for Industrial Crops (CRA-CIN) of Rovigo was created an experimental plot for the study of agronomic growing conditions of the two most common varieties of nettle in Italy, U. dioica and U. urens. The agronomic assessment of the two varieties showed that U. dioica 2 possess the best features to be proposed at cultivation level in order of the exploitation of the aerial parts for food purposes. Two classes of secondary metabolites with nutraceutical properties were studied in the leaves of U. dioica: the characterization and quantification of major phenolic compounds and carotenoids were carried out in order to assess the influence of vegetative stages on the balsamic period. Major phenolic compounds identified in the leaves of U. dioica belong to the classes of hydroxycinnamic acids (chlorogenic acid and caffeoylmalic acid) and flavonols (rutin, isoquercetin, kaempferol 3-rutinoside and isorhamnetin 3-rutinoside). Among these, chlorogenic and caffeoylmalic acids and rutin represent the 90% of the total content. As regard the carotenoids contents, lutein and β-carotene were identified in the leaves of U. dioica. The flowering stage was the best time for the collection of the leaves to obtain a raw material rich in polyphenols and carotenoids, which may give functional properties to foods product. Recently the nettle was reintroduced in the food industry, in particular as innovative ingredient in the production of special pasta. Pasta is a staple food in many countries and is a good source of complex carbohydrates and a moderate source of protein and vitamins [5]. It is also considered an adequate vehicle for food supplementation with minerals, proteins, and many other valuable healthy components [5–7]. The study of nettle utilization in food industry was carried out with the aim to evaluate the conveyance of nutrients from U. dioica leaves to pasta, analysing their effect on antioxidant activity, polyphenols and carotenoids content, as well as the cooking impact on these compounds. The results highlight how using nettle the final product shows an increase in total protein amount and total mineral fraction. Pasta fortified with nettle had a significantly increased content of calcium, magnesium, iron and manganese. Moreover, in fortified products there is an increase of the total polyphenol content and antioxidant capacity. The major phenolics compound (chlorogenic acid, caffeoylmalic acid and rutin) are effectively maintained in the final product from which are traceable and quantifiable; these molecules are not present in non-fortified pasta, so are unique constituents of pasta enriched with nettle. Lutein and β-carotene are carotenoids present in nettle leaves, however, are also detectable in the semolina, the main constituent of pasta, and in the egg, ingredient for the production of dry and fresh pasta at the industrial level. The fortification with nettle cause an increase in the amount of both lutein and β-carotene in the finished product. The study of the influence of the cooking on the content of phenolic compounds and carotenoids led to determine the quantities really ingested following the enriched-pasta consumption. The loss of phenolic compounds caused by cooking was inversely proportional to the percentage of bound forms, typical of each phenols. 3 Traditional pasta is a rather poor source of physiologically active compounds; thus, fortification of pasta with phenol-rich ingredients, like nettle leaves, is a technological treatment which could be used to increase the healthy quality of this product and enrich the diet with important minerals and compounds with potential beneficial effects such carotenoids and phenolic compounds. The identification and quantification of bioactive compounds is not sufficient to have a clear nutritional evaluation of food products: the in vivo effects depend not only on their concentrations in the food matrices, but also on their bioaccessibility and bioavailability after ingestion. Bioavailability is defined as the proportion of an antioxidant that is digested, absorbed, and utilized in normal metabolism; bioaccessibility is a commonly used term defined as the amount of an ingested nutrient that is available for absorption in the gut after digestion. In these terms, the bioavailability strictly depends on the bioaccessibility [8,9]. The bioaccessibility of phenolic compounds and carotenoids of nettle leaves was evaluated by developing and applying an in vitro dynamic gastrointestinal model in order to simulate the intake and the digestion of some nettle-based food products. Transepithelial transport efficiencies at the level of small intestine was investigated using Caco-2 cells monolayer model. This part of the work was performed at the "Laboratory of Food Chemistry and Toxicology" of the Faculty of Pharmacy, University of Valencia. Chlorogenic acid, caffeoylmalic acid and rutin are bioaccessible during all phases of digestion with maximum values at the end of duodenal phase: chemical structure of each compound and the type of food matrix have a significant impact on kinetics of release and solubilisation in the gastrointestinal fluids. The study of the duodenal transepithelial transport highlights the general low bioavailability of nettle phenols with the consequence reaching of these compounds in the large intestine. The role of colonic microflora metabolism needs to be fully examined in order to evaluate the impact on phenolic rich diets on diversity and functionality of large intestine microbiota. The physiological mechanisms underlying the potential beneficial effects of polyphenols are subject of many studies [10–12]. Moreover, the impact of these molecules directly in the gastrointestinal tract is of increasing interest [13]. For these reasons, in this research project was also investigated the radical scavenging activity of simulated gastrointestinal fluid against superoxide anion radical using the Photochem® system. The results confirm that the assumption of foods rich in polyphenols contributes to create an antioxidant environment that could counteracting postprandial oxidative stress in the entire gastrointestinal tract, with potentially health benefits. The intake of pasta enriched with dried nettle leaves instead of traditional pasta cause a significant increasing of antioxidant capacity of gastrointestinal lumen from stomach to large intestine. 4 Lutein and β-carotene, showed less bioaccessibility compare to phenolic compounds, due to them lower solubility in the gastrointestinal fluids. In nettle-enriched pasta there is an increase of the content of carotenoids, however, the fiber fraction due to the presence of nettle decreases the bioaccessibility; this is probably due to the presence of the fibers that obstruct the formation of micelles in the small intestine. Nettle (U. dioica) is a wild plant that could be introduce at the level of cultivation with potential multiple use. Regarding the food industry, leaves possess an important nutritional value that could be exploited in the development of foods with functional properties and health benefits.

Nella presente Tesi si procede alla preparazione e caratterizzazione di nuovi poliesteri alifatici a base di PLLA che offrano garanzie di completa biodegradabilità e presentino caratteristiche chimico/fisiche adeguate ad applicazioni nell’ambito dell’imballaggio alimentare. La modifica chimica del PLLA è stata realizzata per introduzione in catena di segmenti opportunamente sintetizzati che fungono da iniziatori nell’apertura dell’anello di lattide nella ROP. I copolimeri triblocco, poli(lattico)-block-poli(propilene/neopentil glicole succinato) PLLAnP(PS80NS20)m, si differenziano per il diverso rapporto in peso tra i due diversi tipi di blocco, quello hard di PLLA e quello soft di P(PS80NS20). I risultati ottenuti sono di rilevante interesse applicativo: i copolimeri presentano migliorate proprietà meccaniche rispetto al PLLA, una maggiore velocità di biodegradazione, senza che abbia avuto luogo un peggioramento della stabilità termica e delle proprietà barriera, addirittura migliore al gas test O2.

Oggi le marche private, possono svolgere un importante ruolo strategico nella gdo, in quanto essendo vicine al consumatore hanno la possibilità di captare i bisogni del mercato più facilmente rispetto ai brand nazionali, e possono quindi ampliare strategicamente i propri assortimenti sulla base delle richieste dl mercato garantendo all’azienda di raggiungere marginalità maggiori rispetto ai brand nazionali. La presente tesi di laurea ha come finalità quella di comprendere come le marche private rispondono alle nuove tendenze di mercato nell’intento di rendere più efficace la propria strategia competitiva. Al fine di raggiungere gli obiettivi della ricerca, si è deciso di utilizzare una metodologia di ricerca basata sullo studio di caso. Nel dettaglio è stato analizzato il caso dell’azienda Pam Panorama S.p.A. e dello sviluppo di integratori alimentari a loro marchio. Ad oggi, il mercato degli integratori alimentari, in Italia conferma una tendenza in crescita; il canale che ha registrato il maggiore tasso di crescita nel 2016 è quello dei corner di super ed ipermercati, con un +13,4%. Risulta pertanto interessante analizzare quali strategie sono state utilizzate da un’azienda della gdo per rispondere questo trend.

In the 2009 in some experimental sites in Veneto (Vicenza and Treviso Provinces) has been collected 36 samples of soils in order to define, through XRF analysis, the content (wt%) of major elements (Si, Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K, P) and the concentration (ppm) of trace elements (Ba,Ce, Co, Cr, La, Nb, Ni, Pb, Rb, Sr, Th, V, Y, Zn, Zr, Cu, Ga, Nd, S, Sc). Moreover on 4 samples of grape juices, 4 samples of wines (cultivars Fiano, Verdicchio, Nero D’Avola e Refosco p.r.) and 2 samples of grapes (Nero D’Avola e Refosco p. r.) has been determined, using ICP-MS technique, the concentration of the most important trace elements (Li, Be, B, Na, Al, K, Rb, Ca, Sr, Ba, Mg, Mn, Fe, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Se, Mo, Ag, Cd, Sb, Te, Hg, Tl, Pb, Bi, U). These analysis has been useful to define quality of wines and grapes, typical ratios of every soils considered and to identify the geochemical fingerprint in an area where climatic differences are slightly important to influence the assimilation dynamics. In this work has been defined the relationship between soil matrix and wines through the comparison of the heavy metals concentration. Also for the purposes of food security, for both provinces concerned, were performed in gamma spectrometry analysis to determine the levels of natural radionuclides (U-238, Th-232 e K-40) and Cs-137. All venetian samples were compared with same samples coming from the plane of Marsala, an ideal area with regard to the monitoring of the climatic influence on an extreme environment (SIAS – Sicilian Agronomical and Meteorological Information Centre). In 2006, four properties belonging to an experimental vineyard were selected because of the similarities of their bio-agronomical factors (age of the vineyard and cultivation methods). They were cultivated respectively with Nero D’Avola, Refosco , Fiano and Verdicchio. Their soil samples together with the wines of 2006 have been collected and analysed at the Department of Earth Sciences. The following elements have been compared when analysing the soils and wines: the concentrations of alkaline elements (NA, K and Rb) and the alkaline earth ones (Mg, Sr and Ba). The relations among the transition metals (Fe, Mn, Co, Cr, Nb, Ni, Y, V, Zr, Zn e Cu) and the rare earth metals have been analysed, too. Refosco and Nero D’Avola assimilate the alkaline metals more than white wines. With regard to the alkaline earth metals the assimilation capacity is substantially the same. All wines have the same assimilation capacity of manganese, cobalt, chrome, nickel and yttrium. Nero D’Avola assimilates iron more than Fiano and Verdicchio while Fiano assimilates more vanadium and niobium, cerium and neodymium. The final result about comparison af two set of samples is that all sicilian samples assimilate more than venetian samples. 29 Honey samples have been collected and analysed by using ICP-MS with the support of CRA from all Italy. The botanical range taken into account has been as follows: acacia, chestnut tree, “millefiori”, lime tree, thistle, rosemary, tree of heaven and citrus tree. The honey from a chestnut tree was among all samples the one with the highest assimilation capacity of potassium, magnesium and calcium. Sodium assimilation had its highest rate at the coastal area of Sardinia where there are big marshy areas and currently active salt mines. The manganese clearly discriminates the honey from a chestnut tree and the sample from Lunigiana has an assimilation capacity higher than all other kinds of honey. The honey from “acacia” is the variety with the lowest assimilation capacity of metallic elements.A detailed study has been carried out on 4 honey samples supplied by a beekeeper from Campania. At the same time the soils close to the beehive have been analysed. In this area the following kinds of honey were found out: chestnut tree, eucalyptus, “millefiori” and orange tree. The chestnut tree together with the eucalyptus were proven to be the two varieties with the highest assimilation rate of potassium, rubidium and strontium. The honey of eucalyptus from the Cilento Coast close to Eboli has a good assimilation capacity of sodium. Honey as well as wine has been analysed with regard to the natural radioactivity. No particular anomalies were found, even for honey produced in the areas with high radioactive soils (samples from Campania). Concentrations of CS-137 over the average have been detected in two honey samples from northeast Italy.

The growth and the metabolism of Bifidobacterium adolescentis MB 239 fermenting GOS, lactose, galactose, and glucose were investigated. An unstructerd unsegregated model for growth of B. adolescentis MB 239 in batch cultures was developed and kinetic parameters were calculated with a Matlab algorithm. Galactose was the best carbon source; lactose and GOS led to lower growth rate and cellular yield, but glucose was the poorest carbon source. Lactate, acetate and ethanol yields allowed calculation of the carbon fluxes toward fermentation products. Similar distribution between 3- and 2-carbon products was observed on all the carbohydrates (45 and 55%, respectively), but ethanol production was higher on glucose than on GOS, lactose and galactose, in decreasing order. Based on the stoichiometry of the fructose 6-phosphate shunt and on the carbon distribution among the products, ATP yield was calculated on the different carbohydrates. ATP yield was the highest on galactose, while it was 5, 8, and 25% lower on lactose, GOS, and glucose, respectively. Therefore, a correspondance among ethanol production, low ATP yields, and low biomass production was established demonstrating that carbohydrate preferences may result from different sorting of carbon fluxes through the fermentative pathway. During GOS fermentation, stringent selectivity based on the degree of polymerization was exhibited, since lactose and the trisaccharide were first to be consumed, and a delay was observed until longer oligosaccharides were utilized. Throughout the growth on both lactose and GOS, galactose accumulated in the cultural broth, suggesting that β-(1-4) galactosides can be hydrolysed before they are taken up. The physiology of Bifidobacterium adolescentis MB 239 toward xylooligosaccharides (XOS) was also studied and our attention was focused on an extracellular glycosyl-hydrolase (β-Xylosidase) expressed by a culture of B. adolescentis grown on XOS as sole carbon source. The extracellular enzyme was purified from the the supernatant, which was dialyzed and concentrated by ultrafiltration. A two steps purification protocol was developed: the sample was loaded on a Mono-Q anion exchange chromatography and then, the active fractions were pooled and β-Xylosidase was purified by gel filtration chromatography on a Superdex-75. The enzyme was characterized in many aspects. β- Xylosidase was an homo-tetramer of 160 kDa as native molecular mass; it was a termostable enzyme with an optimum of temperature at 53 °C and an optimum of pH of 6.0. The kinetics parameter were calculated: km = 4.36 mM, Vmax = 0.93 mM/min. The substrate specificity with different di-, oligo- and polysaccharides was tested. The reactions were carried out overnight at pH 7 and at the optimum of temperature and the carbohydrates hydrolysis were analyzed by thin layer chromatography (TLC). Only glycosyl-hydrolase activities on XOS and on xylan were detected, whereas sucrose, lactose, cellobiose, maltose and raffinose were not hydrolyzed. It’s clearly shown that β-Xylosidase activity was higher than the Xylanase one. These studies on the carbohydrate preference of a strain of Bifidobacterium underlined the importance of the affinity between probiotics and prebiotics. On the basis of this concept, together with Barilla G&R f.lli SpA, we studied the possibility to develop a functional food containing a synbiotic. Three probiotic strains Lactobacillus plantarum BAR 10, Streptococcus thermophilus BAR 20, and Bifidobacterium lactis BAR 30 were studied to assess their suitability for utilization in synbiotic products on the basis of antioxidative activity, glutathione production, acid and bile tolerance, carbohydrates fermentation and viability in food matrices. Bile and human gastric juice resistance was tested in vitro to estimate the transit tolerance in the upper gastrointestinal tract. B. lactis and L. plantarum were more acid tolerant than S. thermophilus. All the strains resisted to bile. The growth kinetics on 13 prebiotic carbohydrates were determined. Galactooligosaccharides and fructo-oligosaccharides were successfully utilized by all the strains and could be considered the most appropriate prebiotics to be used in effective synbiotic formulations. The vitality of the three strains inoculated in different food matrices and maintained at room temperature was studied. The best survival of Lactobacillus plantarum BAR 10, Streptococcus thermophilus BAR 20, and Bifidobacterium lactis BAR 30 was found in food chocolate matrices. Then an in vivo clinical trial was carried out for 20 healthy volunteers. The increase in faecal bifidobacteria and lactobacilli populations and the efficacy of the pre-prototype was promising for the future develop of potential commercial products.

The growth and the metabolism of Bifidobacterium adolescentis MB 239 fermenting GOS, lactose, galactose, and glucose were investigated. An unstructerd unsegregated model for growth of B. adolescentis MB 239 in batch cultures was developed and kinetic parameters were calculated with a Matlab algorithm. Galactose was the best carbon source; lactose and GOS led to lower growth rate and cellular yield, but glucose was the poorest carbon source. Lactate, acetate and ethanol yields allowed calculation of the carbon fluxes toward fermentation products. Similar distribution between 3- and 2-carbon products was observed on all the carbohydrates (45 and 55%, respectively), but ethanol production was higher on glucose than on GOS, lactose and galactose, in decreasing order. Based on the stoichiometry of the fructose 6-phosphate shunt and on the carbon distribution among the products, ATP yield was calculated on the different carbohydrates. ATP yield was the highest on galactose, while it was 5, 8, and 25% lower on lactose, GOS, and glucose, respectively. Therefore, a correspondance among ethanol production, low ATP yields, and low biomass production was established demonstrating that carbohydrate preferences may result from different sorting of carbon fluxes through the fermentative pathway. During GOS fermentation, stringent selectivity based on the degree of polymerization was exhibited, since lactose and the trisaccharide were first to be consumed, and a delay was observed until longer oligosaccharides were utilized. Throughout the growth on both lactose and GOS, galactose accumulated in the cultural broth, suggesting that β-(1-4) galactosides can be hydrolysed before they are taken up. The physiology of Bifidobacterium adolescentis MB 239 toward xylooligosaccharides (XOS) was also studied and our attention was focused on an extracellular glycosyl-hydrolase (β-Xylosidase) expressed by a culture of B. adolescentis grown on XOS as sole carbon source. The extracellular enzyme was purified from the the supernatant, which was dialyzed and concentrated by ultrafiltration. A two steps purification protocol was developed: the sample was loaded on a Mono-Q anion exchange chromatography and then, the active fractions were pooled and β-Xylosidase was purified by gel filtration chromatography on a Superdex-75. The enzyme was characterized in many aspects. β- Xylosidase was an homo-tetramer of 160 kDa as native molecular mass; it was a termostable enzyme with an optimum of temperature at 53 °C and an optimum of pH of 6.0. The kinetics parameter were calculated: km = 4.36 mM, Vmax = 0.93 mM/min. The substrate specificity with different di-, oligo- and polysaccharides was tested. The reactions were carried out overnight at pH 7 and at the optimum of temperature and the carbohydrates hydrolysis were analyzed by thin layer chromatography (TLC). Only glycosyl-hydrolase activities on XOS and on xylan were detected, whereas sucrose, lactose, cellobiose, maltose and raffinose were not hydrolyzed. It’s clearly shown that β-Xylosidase activity was higher than the Xylanase one. These studies on the carbohydrate preference of a strain of Bifidobacterium underlined the importance of the affinity between probiotics and prebiotics. On the basis of this concept, together with Barilla G&R f.lli SpA, we studied the possibility to develop a functional food containing a synbiotic. Three probiotic strains Lactobacillus plantarum BAR 10, Streptococcus thermophilus BAR 20, and Bifidobacterium lactis BAR 30 were studied to assess their suitability for utilization in synbiotic products on the basis of antioxidative activity, glutathione production, acid and bile tolerance, carbohydrates fermentation and viability in food matrices. Bile and human gastric juice resistance was tested in vitro to estimate the transit tolerance in the upper gastrointestinal tract. B. lactis and L. plantarum were more acid tolerant than S. thermophilus. All the strains resisted to bile. The growth kinetics on 13 prebiotic carbohydrates were determined. Galactooligosaccharides and fructo-oligosaccharides were successfully utilized by all the strains and could be considered the most appropriate prebiotics to be used in effective synbiotic formulations. The vitality of the three strains inoculated in different food matrices and maintained at room temperature was studied. The best survival of Lactobacillus plantarum BAR 10, Streptococcus thermophilus BAR 20, and Bifidobacterium lactis BAR 30 was found in food chocolate matrices. Then an in vivo clinical trial was carried out for 20 healthy volunteers. The increase in faecal bifidobacteria and lactobacilli populations and the efficacy of the pre-prototype was promising for the future develop of potential commercial products.

Il consumo di uova di gallina consente di apportare significative quantità sia di macro-nutrienti (proteine di elevato valore biologico e lipidi con un equilibrato rapporto polinsaturi:saturi pari 0,7-0,8) e micro-nutrienti (le principali vitamine idrosolubili dell’acido ascorbico e liposolubili e di minerali quali Ca, S, P, Se e Fe). La concentrazione di colesterolo nelle uova si è significativamente ridotta a causa dell’elevata produttività raggiunta dai genotipi attualmente impiegati nell’allevamento dell’ovaiola ed il contributo al livello presente a livello ematico nell’uomo è stato profondamente ridimensionato dalle ricerche condotte negli ultimi 20 anni. Il profilo nutrizionale delle uova può essere inoltre proficuamente arricchito mediante l’integrazione dei mangimi somministrati alle ovaiole (es. vitamine D e B12, Se, PUFA n-3, etc.). Nell’ultimo decennio sono stati condotti studi approfonditi sulle caratteristiche chimiche-fisiche per sviluppare applicazioni al fine di evidenziare i possibili componenti delle uova dotati di potere bioattivo. Infatti, l’estrazione e l’impiego di molecole biologicamente attive presenti nell’uovo sia come ingredienti in alimenti o supplementi per l’alimentazione in grado di ridurre il rischio di malattie e migliorare la salute umana, è già da alcuni la nuova frontiera nella ricerca sulle uova. Ad esempio, l’elevata biodisponibilità di fosfolipidi, luteina e zeaxantina unitamente alla presenza di un’ampia gamma di proteine bioattive nell’albume quali ovalbumina, ovotransferrina, ovomucina, lisozima e avidina sembrano giustificare lo spiccato potere antinfiammatorio osservato sia in prove condotte in-vitro ed in-vivo. Sono in corso ulteriori studi volti a identificare ulteriori composti minori di cui ancora non si conosce la specifica attività e di cui ancora non sono disponibili tecniche che consentono una loro efficace estrazione e purificazione.

Nell’ottica di uno sviluppo ecosostenibile, la progettazione e la realizzazione di imballaggi alimentari devono necessariamente tener conto del destino del materiale al termine della sua vita utile. Negli ultimi anni, infatti, il considerevole incremento dei volumi dei rifiuti plastici e le difficoltà legate al loro smaltimento e riciclo hanno rappresentato le forze motrici per l’individuazione di soluzioni concrete ai problemi connessi alla gestione di tali scarti. Lo sviluppo di nuovi polimeri che soddisfino requisiti di degradabilità, compatibilità con l’ambiente di smaltimento e rilascio di prodotti di degradazione con un basso livello di tossicità, oltre che possedere proprietà fisico-meccaniche adatte per l’applicazione richiesta, offre una possibile soluzione a tali questioni ad oggi irrisolte. Tra i polimeri biodegradabili, il poli(butilene 1,4-cicloesandicarbossilato) (PBCE) è un materiale di grande interesse, in quanto la presenza dell’anello alifatico nell’unità monomerica conferisce al materiale un’elevata cristallinità, una notevole stabilità termica e interessanti proprietà meccaniche. Per contro, l’eccessiva rigidità e fragilità del materiale e la sua lenta cinetica di biodegradazione lo rendono poco versatile e ne limitano notevolmente la gamma di possibili applicazioni. Per tali ragioni, si è scelto di incentrare il presente lavoro sullo sviluppo di copolimeri a base di PBCE, dotati sia di migliori proprietà meccaniche che di una maggiore velocità di degradazione. Lo scopo previsto è stato raggiunto mediante sintesi di due sistemi di copolimeri a blocchi contenenti eteroatomi lungo la catena principale.

The aim of this study was to examine the ability of FT-NIR spectroscopy to monitor the food quality and the process kinetics. In particular this technique was applied to the shelf life evaluation of dairy product, such as packed industrial Ricotta and Crescenza cheese stored at constant temperature for different times. This technique was also used to study the cooking kinetics of milled, parboiled and quick cooking rice samples. FT-NIR spectroscopy was used with some success to investigate macromolecular changes during yeasted bread doughs proofing and bread staling. Comparison of results from FT-NIR spectra, electronic nose, image analysis and calorimetric technique was carried out. FT-NIR was shown to have considerable merit in following chemical-physical modifications involved during a process and thus the potential to be used as on-line method for controlling macromolecular changes during storage, cooking, dough proving and bread staling.

Durante la mia tesi di dottorato ho selezionato nuovi potenziali ceppi probiotici, combinando l'approccio convenzionale con l’utilizzo di piattaforme di nuova concezione. Mi sono concentrata inizialmente sul cosiddetto "screening tradizionale" finalizzato all'isolamento di nuovi ceppi batterici di lattobacilli e bifidobatteri e alla valutazione della loro sicurezza per il consumo umano e della loro efficacia. I ceppi selezionati sono stati quindi sottoposti ad uno screening più specifico, a seconda dell'applicazione a cui sarebbero stati destinati. In questa fase sono stati utilizzati sia test in vitro che modelli animali, al fine di valutare l'applicabilità dei ceppi di recente selezionati come probiotici per la promozione della salute umana e il loro possibile impiego in campo alimentare. Ho valutato il potenziale utilizzo dei ceppi nell’integrazione alimentare di soggetti che seguono diete ad alto contenuto proteico per ridurre il rischio di accumulo intestinale di ammine biogene, e ho individuato un ceppo di Lactobacillus con presunta attività ammino-degradativa. L'obiettivo principale di un’altra attività di screening è stato lo studio degli effetti immunomodulanti di nuovi ceppi: combinazioni di probiotici sono risultati buoni candidati per il trattamento delle malattie infiammatorie e autoimmuni (miastenia grave e sclerosi multipla) nel modello di topo. Infine, i ceppi sono stati sottoposti a screening per una potenziale applicazione in campo alimentare, finalizzata ad indagare la possibilità di produrre formulazioni di probiotici “atomizzati” da utilizzare insieme alla base commerciale del gelato.
During my PhD thesis I screened new potential probiotic strains by combining conventional approach to newly designed platforms. I focused first on the so-called "conventional screening” aimed to the isolation of new bacterial strains of lactobacilli and bifidobacteria and to assess their safety for human consumption and their efficacy by in-vitro methods. Selected strains were then submitted to a targeted screening by specifically designed models, depending on the application to which they would be destined. These models combined in vitro tests and animal models in order to assess the applicability of newly selected strains as probiotics for the promotion of human health and their possible use in food field. I evaluated the potential use of strains in the food supplementation of subjects that follow high-protein diets to reduce the risk of intestinal accumulation of biogenic amines, and I identified a strain of Lactobacillus with alleged amino degradative activity. The main objective of another screening activity was the study of the immunoregulatory effects of new strains: combinations of probiotics resulted good promising candidates for the treatment of inflammatory and autoimmune diseases (myasthenia gravis and multiple sclerosis) in rat model. Finally, strains were screened for a potential application in food field, in order to investigate the possibility of producing spray-dried probiotic formulations to be used together with commercial ice-cream bases.

Durante la mia tesi di dottorato ho selezionato nuovi potenziali ceppi probiotici, combinando l'approccio convenzionale con l’utilizzo di piattaforme di nuova concezione. Mi sono concentrata inizialmente sul cosiddetto "screening tradizionale" finalizzato all'isolamento di nuovi ceppi batterici di lattobacilli e bifidobatteri e alla valutazione della loro sicurezza per il consumo umano e della loro efficacia. I ceppi selezionati sono stati quindi sottoposti ad uno screening più specifico, a seconda dell'applicazione a cui sarebbero stati destinati. In questa fase sono stati utilizzati sia test in vitro che modelli animali, al fine di valutare l'applicabilità dei ceppi di recente selezionati come probiotici per la promozione della salute umana e il loro possibile impiego in campo alimentare. Ho valutato il potenziale utilizzo dei ceppi nell’integrazione alimentare di soggetti che seguono diete ad alto contenuto proteico per ridurre il rischio di accumulo intestinale di ammine biogene, e ho individuato un ceppo di Lactobacillus con presunta attività ammino-degradativa. L'obiettivo principale di un’altra attività di screening è stato lo studio degli effetti immunomodulanti di nuovi ceppi: combinazioni di probiotici sono risultati buoni candidati per il trattamento delle malattie infiammatorie e autoimmuni (miastenia grave e sclerosi multipla) nel modello di topo. Infine, i ceppi sono stati sottoposti a screening per una potenziale applicazione in campo alimentare, finalizzata ad indagare la possibilità di produrre formulazioni di probiotici “atomizzati” da utilizzare insieme alla base commerciale del gelato.
During my PhD thesis I screened new potential probiotic strains by combining conventional approach to newly designed platforms. I focused first on the so-called "conventional screening” aimed to the isolation of new bacterial strains of lactobacilli and bifidobacteria and to assess their safety for human consumption and their efficacy by in-vitro methods. Selected strains were then submitted to a targeted screening by specifically designed models, depending on the application to which they would be destined. These models combined in vitro tests and animal models in order to assess the applicability of newly selected strains as probiotics for the promotion of human health and their possible use in food field. I evaluated the potential use of strains in the food supplementation of subjects that follow high-protein diets to reduce the risk of intestinal accumulation of biogenic amines, and I identified a strain of Lactobacillus with alleged amino degradative activity. The main objective of another screening activity was the study of the immunoregulatory effects of new strains: combinations of probiotics resulted good promising candidates for the treatment of inflammatory and autoimmune diseases (myasthenia gravis and multiple sclerosis) in rat model. Finally, strains were screened for a potential application in food field, in order to investigate the possibility of producing spray-dried probiotic formulations to be used together with commercial ice-cream bases.

Gli oli essenziali sono miscele naturali di cui è noto l effetto antimicrobico, antiossidante e repellente. Le loro proprietà chimico-fisiche li rendono affini ai materiali plastici, e sono già stati sviluppati sistemi d imballaggio attivo che prevedono l incorporazione di tali sostanze attive negli imballaggi (imballaggi attivi) allo scopo di ritardare i fenomeni di decadimento qualitativo dei prodotti confezionati. Nessuno studio ha riguardato, invece, l applicazione di oli essenziali a film d imballaggio con funzione repellente verso insetti infestanti delle derrate alimentari. Il presente lavoro rappresenta un approccio globale verso la progettazione di imballaggi repellenti agli insetti. La ricerca è stata scandita in tre fasi: la valutazione dell efficacia dei principi attivi (oli essenziali di basilico, citronella, origano e rosmarino) selezionati, la valutazione dell efficacia di prototipi di film repellenti realizzati per rivestimento di un film di polipropilene con una resina contenente gli oli essenziali, e la stima delle proprietà diffusionali dei componenti degli oli essenziali. Per quest ultimo scopo si è messa a punto una tecnica analitica di microestrazione multipla in fase solida (MHS-SPME) per la quantificazione diretta dei componenti degli oli essenziali dalla matrice plastica. I risultati dimostrano come i test di repellenza verso Tribolium castaneum, una delle più comuni specie infestanti, effettuati con i prototipi di film plastico trattato con oli essenziali si siano dimostrati più affidabili e riproducibili rispetto ai classici test di repellenza condotti in piastra. Tutti i prototipi di imballaggi repellenti testati si sono dimostrati efficaci, fornendo valori di repellenza in taluni casi vicini al 90%. Lo studio delle proprietà di diffusione ha messo in evidenza l influenza delle proprietà chimiche dei singoli componenti degli oli essenziali, quali il peso molecolare, il volume molare e la polarità. In particolare a un elevata polarità corrisponde una diffusione più rapida, mentre componenti caratterizzati da più bassa polarità diffondono più lentamente. Inoltre, a polarità più elevate, il rapporto tra le solubilità all equilibrio nei film trattati e vergini aumenta, i componenti, cioè, vengono maggiormente trattenuti nel coating.

Il problema delle infestazioni di insetti nelle derrate agricole immagazzinate riguarda diversi settori alimentari e, tra questi, in larga misura quello di cereali e sfarinati. Numerose sono le specie di Artropodi che preoccupano i produttori e, in linea di massima, tutte riconducibili alle famiglia dei Lepidotteri e Coleotteri. Il fattore che permette a questi esemplari di accedere facilmente a pasta e sfarinati è la loro abilità di produrre fori negli imballi o accedervi attraverso micro-aperture già presenti, derivanti dai normali processi di produzione o dall’attività di insetti responsabili di infestazioni precedenti. I danni che ne derivano consistono nella sottrazione diretta delle materie prime e in danni indiretti, tra cui la contaminazione del prodotto attraverso residui prodotti durante il normale sviluppo degli esemplari. Tra le strategie di contenimento, oltre all’adozione di manuali di corretta prassi igienica per ogni realtà produttiva, anche la scelta dei materiali di confezionamento gioca un ruolo fondamentale. In alcuni casi gli attuali sistemi di confezionamento per pasta e sfarinati non garantiscono un efficiente protezione da questa problematica, per cui occorre studiare nuovi materiali che concorrano alla salvaguardia della qualità e salubrità dei prodotti. In questo, lo studio di metodi di impiego di oli essenziali (OE) nel packaging potrebbe offrire nuove prospettive interessanti per l’industria cerealicola, sfruttando l’azione insettorepellente. Considerando che gli OE sono sostanze di origine naturale e che molte varietà di OE sono già riconosciute come GRAS (Generally Recognised as Safe), una loro incorporazione nel packaging attraverso dosi minime potrebbe portare a importanti risultati, senza causare effetti gravosi sulla materia prima confezionata né in termini salutistici né per quanto riguarda l’alterazione delle caratteristiche organolettiche.

Per via degli svantaggi inerenti l’uso di bentonite nella produzione di vini bianchi, la ricerca di alternative ha assunto di recente una grande importanza. Il lavoro presentato in questa tesi ha l’obiettivo di valutare l’applicabilità di tre approcci innovativi alla stabilizzazione colloidale dei vini: l’uso di chitosano, l’applicazione dei PEF e il riutilizzo di colonne di scambio cationico. L’aggiunta di chitosano è risultata nella rimozione delle chitinasi dal vino, permettendo di raggiungere un soddisfacente livello di stabilità. Gli effetti sul colore e sugli aromi, quando non significativi, non sono risultati essere peggiori rispetto ai risultati ottenuti da trattamenti con bentonite. L’applicazione dei PEF aveva lo scopo di innescare la denaturazione e l’aggregazione delle proteine tramite un sistema di trattamento-raffreddamento e filtrazione finale. I risultati suggeriscono che un buon grado di stabilità viene raggiunto solo con trattamenti particolarmente energetici ma questo a danno del colore del prodotto. Infine, lo scopo dello studio sulle resine di scambio cationico era quello di valutare la rigenerazione di questo supporto per un molteplice utilizzo operativo. La rimozione delle proteine adsorbite sul supporto è risultata essere possibile in specifiche condizioni di pH e forza ionica, con un consumo di acqua relativamente basso.
The search for fining alternatives to bentonite has assumed great importance in white winemaking due to the drawbacks of bentonite application. The research here presented aimed at observing the viability of three innovative approaches to wine stabilization, namely chitosan addition, PEF treatments and cation exchange applicability. Chitosan successfully removed chitinases from wine, allowing at the same time a sufficient degree of colloidal stability. Collateral effects on color and aroma compounds were non-significant or acceptable when compared with the effects observed for bentonite applications reported in literature. The use of PEF was aimed at accelerating protein unfolding and aggregation and was coupled to an in-line cooling and filtration system for efficient removal of colloidal aggregates. The results collected suggested that the treatment was capable of inducing a satisfactory colloidal stability only in high- energetic double-treated wine samples, with some deleterious consequences on the color. Finally, the aim of the research for cation-exchange resins application was to find environmentally friendly cleaning procedures to regenerate the resin capacity and allow reuse of the same resin for further cycles of fining. The removal of proteins bound to the resin was possible under specific pH and ionic strength conditions with relatively low consumption of water.

Per via degli svantaggi inerenti l’uso di bentonite nella produzione di vini bianchi, la ricerca di alternative ha assunto di recente una grande importanza. Il lavoro presentato in questa tesi ha l’obiettivo di valutare l’applicabilità di tre approcci innovativi alla stabilizzazione colloidale dei vini: l’uso di chitosano, l’applicazione dei PEF e il riutilizzo di colonne di scambio cationico. L’aggiunta di chitosano è risultata nella rimozione delle chitinasi dal vino, permettendo di raggiungere un soddisfacente livello di stabilità. Gli effetti sul colore e sugli aromi, quando non significativi, non sono risultati essere peggiori rispetto ai risultati ottenuti da trattamenti con bentonite. L’applicazione dei PEF aveva lo scopo di innescare la denaturazione e l’aggregazione delle proteine tramite un sistema di trattamento-raffreddamento e filtrazione finale. I risultati suggeriscono che un buon grado di stabilità viene raggiunto solo con trattamenti particolarmente energetici ma questo a danno del colore del prodotto. Infine, lo scopo dello studio sulle resine di scambio cationico era quello di valutare la rigenerazione di questo supporto per un molteplice utilizzo operativo. La rimozione delle proteine adsorbite sul supporto è risultata essere possibile in specifiche condizioni di pH e forza ionica, con un consumo di acqua relativamente basso.
The search for fining alternatives to bentonite has assumed great importance in white winemaking due to the drawbacks of bentonite application. The research here presented aimed at observing the viability of three innovative approaches to wine stabilization, namely chitosan addition, PEF treatments and cation exchange applicability. Chitosan successfully removed chitinases from wine, allowing at the same time a sufficient degree of colloidal stability. Collateral effects on color and aroma compounds were non-significant or acceptable when compared with the effects observed for bentonite applications reported in literature. The use of PEF was aimed at accelerating protein unfolding and aggregation and was coupled to an in-line cooling and filtration system for efficient removal of colloidal aggregates. The results collected suggested that the treatment was capable of inducing a satisfactory colloidal stability only in high- energetic double-treated wine samples, with some deleterious consequences on the color. Finally, the aim of the research for cation-exchange resins application was to find environmentally friendly cleaning procedures to regenerate the resin capacity and allow reuse of the same resin for further cycles of fining. The removal of proteins bound to the resin was possible under specific pH and ionic strength conditions with relatively low consumption of water.

Il presente elaborato affronta la tematica dei prodotti analoghi della carne, che già a partire da qualche anno si stanno affacciando sul mercato internazionale, con una domanda e offerta continuamente in espansione. Lo scopo dello studio è stato quello di delineare un quadro generale di tali prodotti da un punto di vista delle sue caratteristiche intrinseche e analizzandone le prospettive future di mercato, effettuando un’indagine sul consumatore, riguardante la percezione, la propensione all’acquisto e i motivi di tale scelta. La tesi si distingue in una prima sezione di tipo compilativo, basata su una ricerca bibliografica attraverso l’utilizzo di parole chiave. La seconda sezione dell’elaborato è di tipo sperimentale, basata sulla stesura e distribuzione di un questionario con l’obiettivo di ricavare informazioni sulle conoscenze e percezioni di potenziali consumatori all’acquisto di prodotti analoghi della carne. Nel dettaglio, il primo capitolo affronta il contesto in cui i prodotti surrogati della carne si trovano; si evidenziano i principali riferimenti legislativi in Italia e nel contesto della Comunità europea sui novel food, e sulla denominazione commerciale dei prodotti analoghi di origine vegetale. Il secondo capitolo affronta il processo tecnologico a cui vanno incontro le proteine per ottenere le medesime caratteristiche (fisiche e sensoriali) dei prodotti carnei. Il terzo capitolo contiene un’analisi della formulazione, con particolare riferimento alle fonti proteiche di origine vegetale e alla classe degli additivi. Inoltre, delinea in parte l’aspetto nutrizionale. Il quarto, ed ultimo, capitolo si apre delineando le prospettive di mercato future, e mettendo in evidenzia gli attori principali sul mercato che hanno optato per lanciare le proprie linee di analoghi della carne di origine vegetale e i canali distributivi in Italia. È seguita la descrizione del questionario posto agli intervistati, con relativi risultati e discussione.

Per l'industria alimentare, è di primaria importanza garantire il controllo della qualità ed avere prodotti approvati. La misura dei parametri di qualità degli alimenti, compresi quelli microbiologici associati a un rischio per la sicurezza, è necessaria per caratterizzare il prodotto ed evitare adulterazione o contaminazione. Una popolazione microbica associata all'ambiente di produzione e agli ingredienti del prodotto stesso è normalmente presente nelle matrici alimentari. I prodotti lattiero-caseari, grazie alle loro caratteristiche di composizione, sono adatti come substrato di crescita ideale in grado di favorire la crescita batterica. Il gelato non è un prodotto sterile, sebbene le macchine per gelato eseguano in genere un ciclo di trattamento termico che riduce la carica di microrganismi, al fine di ridurla sotto i limiti per batteri patogeni imposti dalla legge. La prima parte del mio progetto di ricerca mirava a sviluppare un sistema biosensore per la misurazione della concentrazione batterica in miscela gelato a base di latte, sfruttando la tecnica dell'impedenza. La misura dell'impedenza è stata effettuata applicando ai campioni un segnale di tensione sinusoidale. I campioni di miscele gelato, inoculati con concentrazione crescente di E.coli ATC11229 compresi tra 101 e 1010 CFU/ml, sono stati monitorati nel tempo per ottenere una curva di calibrazione. Come valore di confronto, miscela per gelato a base di latte senza inoculo è stata utilizzata come controllo nei test. I campioni sono stati analizzati in parallelo sia mediante il sistema biosensore che enumerazione di conte in piastra, al fine di confrontare i risultati. Il tempo di rilevazione (DT) è stato calcolato per ciascun campione alle diverse concentrazioni di inoculo. Le miscele per gelato non inoculate non hanno mostrato alcun cambiamento nei parametri elettrici misurati nel tempo. Laddove l'inoculo è stato aggiunto alla miscela per gelato, è stato registrato un cambiamento nei parametri elettrici con un aumento del DT al diminuire della carica batterica. La seconda parte del mio lavoro di ricerca era finalizzata allo sviluppo di attrezzature e metodi di elaborazione per controllare la sicurezza microbiologica delle macchine per gelato in un laboratorio centralizzato. Negli ultimi anni, si è verificato un aumento del fenomeno di rilocazione di centri di produzione di miscele per gelato che preparano il prodotto da inviare direttamente ai punti vendita. Le miscele per gelato possono essere prodotte e confezionate in un centro di produzione, quindi conservate e trasportate nei punti vendita. Una volta raggiunti i punti vendita, le miscele per gelato vengono trasformate in gelato. In questa prospettiva, è stato condotto uno studio sulla shelf-life delle miscele per gelato e sul processo di confezionamento, al fine di sviluppare un protocollo ottimale da offrire ai clienti per una qualità standardizzata in un contesto multi-location per la vendita al dettaglio di gelato. Esperimenti preliminari hanno valutato la stabilità microbiologica dei prodotti trattati e conservati a +4 °C. L'analisi batteriologica e le misurazioni del pH hanno confermato la stabilità del prodotto. Al fine di limitare la possibilità di contaminare il prodotto, è stata sviluppata una riempitrice per bag professionale. Utilizzando il sistema di riempimento del bag, è stata confermata la stabilità microbiologica delle miscele per gelato per un massimo di un mese. È stata eseguita un'analisi sensoriale per valutare la qualità del prodotto durante il mese di conservabilità a +4 °C. Ogni 7 giorni è stato aperto un bag contenente la miscela per gelato e il gelato è stato assaggiato. L'analisi ha dimostrato una buona affidabilità del processo nella qualità sensoriale del gelato prodotto con le miscele durante tutta la durata di conservazione.
For the food industry, it is of primary importance to ensure quality control and approved products. Measurement of food quality parameters, including microbiological ones associated to a safety risk, is necessary to characterize the product and to avoid adulteration or contamination. A microbial population associated to the environment of production and to the ingredients of the product itself is normally present in food matrices. Dairy products, due to their composition characteristics, are well suited as an ideal growth substrate capable of promoting bacterial growth. Ice-cream is not a sterile product, albeit ice-cream machines generally perform a heat treatment cycle that reduces the load of microorganisms, in order to lay below the limits of pathogenic bacteria imposed by law. The first part of my research project was aimed to develop a biosensor system for bacterial concentration measurement in a milk-based mix for ice-cream, that exploits the impedance technique. The measurement of the impedance has been done applying to the samples a sinusoidal voltage signal. Ice-cream mix samples inoculated with increasing concentration of E.coli ATC11229, ranging from 101 to 1010 CFU/ml, have been monitored over the time to obtain a calibration curve. As a comparison value, the ice-cream mix milk-based without inoculum was used as control in the tests. The samples were analyzed in parallel by both measurement with the biosensor and by plate count enumeration, in order to compare the results. The Detect Time (DT) was calculated for each sample at the different concentration of inoculum. The ice-cream mixes not inoculated didn’t show any change in electrical parameters measured over the time. Where the inoculum was added to the ice-cream mix, change in the electrical parameters was recorded with an increase of the DT decreasing the bacterial load. The second part of my research work was aimed to develop equipment and processing methods to control the microbiological safety of ice-cream machines in a centralized laboratory. In recent years there has been a growth in the phenomenon of the relocation of ice-cream mixes production centers that prepare the product to be sent directly to the sales points. Ice-cream mixes can be produced and packaged in a production center, then stored and transported to sales points. Once the sale points are reached, the ice-cream mixes are transformed into ice-cream. In this perspective, a shelf-life study of ice-cream mixes and a packaging process has been performed, in order to develop an optimal protocol to offer to the customers for a standardized quality in a multi-location gelato retail context. Preliminary experiments evaluated the microbiological stability of the products processed and stored at +4 °C. Bacteriological analysis and pH measurements confirmed the stability of the product. In order to limit the possibility to contaminate the product, a professional bag filling machine was developed. Using the bag filling system, pH and microbiological stability for up to one month of the ice-cream mix was confirmed. Sensory analysis was performed to evaluate the quality of the product during one month of shelf-life al +4 °C. Every 7 days, a bag containing ice-cream mix was opened and the ice-cream was tasted. The analysis demonstrated good process reliability in the sensorial quality of the ice-cream produced with the mixes during all the shelf-life.

Il presente elaborato, oltre ad evidenziare le principali caratteristiche delle bevande vegetali sul mercato, prende in considerazione la possibilità di ottenere, bevande vegetali, attraverso preparazioni domestiche sicure. Gli studi hanno consentito di esaminare il procedimento della bevanda, per poter assicurare la stabilità della bevanda dal punto di vista della sicurezza alimentare, e confermare la realizzabilità del prodotto. La scelta di produrre e ottenere la bevanda a base di grano saraceno homemade, è stata determinata dal cambiamento dello stile di vita del consumatore, che ha riscoperto l’interesse verso alimenti e bevande che possono essere benefiche per la salute e realizzabili facilmente anche da casa, conoscendo gli ingredienti che verranno utilizzati. È possibile procedere attuando trattamenti termici blandi (in questo caso attraverso l’utilizzo di una pentola a pressione) che, oltre a ridurre o eliminare l’eventuale presenza di microrganismi patogeni e degradativi, determinano un deperimento meno accentuato delle caratteristiche organolettiche e nutrizionali, rispetto a trattamenti industriali. Rispettando adeguatamente i procedimenti casalinghi (di ammollo e “scottatura”) è possibile tenere sotto controllo l’eventuale sviluppo batterico, mettendo in sicurezza il prodotto finale. La successiva fase di estrazione, attraverso un estrattore “a freddo”, permette il mantenimento di tutte le caratteristiche del seme, senza sfruttare l’utilizzo del calore. L’estrattore, a differenza dei frullatori, non ha lame per sminuzzare gli ingredienti ma sono delle vere e proprie presse che estraggono il succo e non alterano le proprietà nutritive. Nel complesso si può concludere che la ricerca svolta, ha permesso quindi di dimostrare la possibilità di autoprodurre la bevanda di grano saraceno in maniera soddisfacente, anche a livello casalingo, eseguendo idoneamente i diversi procedimenti che ne confermano la stabilità e la sicurezza del prodotto.

Il concetto di agricoltura biologica in Europa esisteva già da prima che la Comunità Europea promulgasse un regolamento in materia. Già nel 1946, infatti, seguendo le teorie di Steiner e l’operato della Soil Association, si diffuse l’idea di come una gestione alternativa al convenzionale utilizzo intensivo dei terreni, potesse garantire una produzione sostenibile, salvaguardando ambiente, fertilità del suolo e biodiversità. A seguito di ciò, infatti, nacque il primo disciplinare privato tra produttori afferenti l’associazione inglese. Successivamente, altri disciplinari privati si diffusero in tutta Europa, che vedrà anche nascere IFOAM, una organizzazione tesa a garantire l’armonizzazione dei principi e degli obiettivi della disciplina biologica adottata dai diversi disciplinari privati nei diversi Stati. La CE intervenne promulgando dapprima il Reg CE 2092/91, a cui è seguito l’attuale Reg. UE 834/07, un importante caposaldo legislativo nel quale si estende l’applicazione a produzioni prima esclusi e si allineano in modo mirato gli obbiettivi e gli scopi originari. Più recentemente, la costante evoluzione dimensionale del settore, l’entrata in vigore di piani di sostenibilità e le criticità riscontrate per alcuni aspetti nell’attuale regolamento aprirono di fatto la strada ad un iter di revisione e di lavori istituzionali sfociati, il 30/05/18, nell’entrata in vigore del nuovo Reg. 848/18 in applicazione a partire da gennaio 2022. Il presente lavoro si prefigge di analizzare l’evoluzione della normativa relativa all’agricoltura biologica ponendo in risalto le ragioni che hanno portato alle recenti modifiche ed illustrando alcune delle novità più importanti introdotte dal REG UE 848/18, fra i quali le eccezioni al disciplinare biologico, la certificazione di gruppo, il principio di conformità in materia di importazioni e soprattutto l’allargamento del campo d’applicazione a nuovi prodotti non più strettamente connessi al settore alimentare

L’evoluzione della normativa è la necessaria risposta alle naturali mutazioni della filiera agroalimentare, legate a sempre nuovi rischi, nei confronti dei quali si è dovuto modellare l’approccio, come emerge dal regolamento 625/2017 che tratto in questo mio elaborato. Gli aspetti più rilevanti di questo nuovo strumento legislativo si possono riassumere nei seguenti punti: A. Garantire maggiore trasparenza nei confronti del consumatore senza tralasciare gli aspetti legati alla correttezza sia etica che pratica del produttore; B. Integrare e rafforzare una rete di comunicazione tra gli Stati Membri nella gestione di informazioni e dati relativi; C. Attuare una importante riduzione del corpo legislativo comunitario in merito agli aspetti burocratici-amministrativi nonché una facilitazione delle attività per tutti gli operatori della filiera: allevatori, produttori, trasformatori, trasportatori e dettaglianti. In sostanza il nuovo regolamento, attraverso l’inclusione di nuovi settori della filiera agroalimentare, pone l’attenzione al tema della sostenibilità della filiera agroalimentare e la proposizione di un sistema sinergico di controlli, introduce disposizioni la cui attuazione consente la piena applicazione del principio One Health per il benessere e sanità animale e per la sicurezza ambientale ed alimentare.

Il crescente interesse verso temi di sostenibilità e la crescita esponenziale della popolazione mondiale hanno portato a rivalutare l'importanza di fonti proteiche vegetali che potessero sostituire validamente quelle animali. La materia prima più comune da cui vengono estratte le proteine vegetali è rappresentata dalla soia, a cui si aggiungono cereali (glutine), semi oleosi e funghi; esse possono esistere sottoforma di farine, concentrati ed isolati, disponibili anche in forma testurizzata. Nel tempo, le proteine vegetali sono diventate il principale ingrediente utilizzato nella formulazione dei meat anaologues, alternative a base vegetale che si propongono di imitare le proprietà reologiche e chimico-fisiche del muscolo animale. I sostitutivi carnei possono contenere anche altri ingredienti come lipidi, carboidrati, esaltatori di sapidità, albume d’uovo, coloranti, etc. I meat analogues costituiscono una categoria commerciale molto ampia, che comprende sia prodotti di vecchia generazione sia le nuove proposte plant-based, indistinguibili dalla carne animale (Beyond Burger ed Impossible Burger). Attualmente, il mercato globale dei prodotti plant-based è in continua crescita, tuttavia la percezione negativa dei consumatori rappresenta ancora un ostacolo alla loro introduzione nella dieta. Molto discussa è anche la coltivazione in vitro, con cui le cellule staminali prelevate direttamente dagli animali vengono fatte crescere all'interno di bioreattori per ottenere tessuto muscolare. La tecnica è caratterizzata da diversi punti di forza, ma possiede altrettanti limiti che ne ostacolano l’applicazione su vasta scala. I dati raccolti mostrano un quadro complessivamente positivo in cui i sostitutivi plant-based e la carne coltivata suscitano sempre più l’interesse del mercato, mentre parte dell’opinione pubblica manifesta dei dubbi sull’effettiva salubrità e sulla capacità concreta di risolvere problematiche che riguardano la sostenibilità del sistema alimentare.

The aim of this PHD project was to study the suitability of flowers as nutraceutical, technological and healthy sources, in order to produce a new food ingredient. A case study for the research, the Rosa botanical species was chosen, because the petals are rich in nutritional compounds and are normally used in gastronomical and phytotherapic field. However the scientific information about their chemical-nutritional and technological properties are, at the moment, fragmentary, in particular because the use of roses as food ingredients are very unconventional. For this reason we prefer to pinpoint the innovative characteristics of this study. A particular aspect of the study was related to the ways to produce and obtain raw material. The roses were cultivated in a protected, natural and chemical, phytochemical free environment. The organic cultivation of flowers for nutritional use, could encourage a new kind of vegetable production in a sector where, normally, the use of pesticides is absolutely necessary. The first scientific step of the study was the chemical characterization of the organically grown roses varieties both as raw material and during processing, in order to obtain an ingredient suitable for several destinations. In this case, there is also a lack of scientific literature regarding chemical and biochemical properties of ingredients, or final products, obtained directly from floricultural matrix (not from flower extracts or by-products). One of the targets of this research was to realize a formulation of an ingredient, rose petal based, for basic food like yogurt, that is in itself considered a functional food. The floricultural matrix could offer interesting opportunities not only for garden nurseries or organic flower producers, but also in order to diversify the yogurt production. In this case, in fact, the dairy makers could combine the benefits of the bio-active compound of the flowers with the well known beneficial contribution of the yogurt. The relationship between technological processing of the petals, their phase composition and chemical, microbiological, functional characteristics of the new ingredient, were studied. In particular, for raw material quality evaluation, specific analytical protocols were established, in order to determine chemical-nutritional and nutraceutical parameters, Nutraceutical composition of the flowers was focused both in terms of specific molecules or antioxidant compound groups such as: ascorbic acid, polyphenols, total anthocyanins and also in terms of antiradicalic activity, expressed as scavenger effect. DPPH and Fremy’ salt, methods, were the most representative analytical ways used for these determinations. The correct composition of vegetable ingredient (rose petals), in the model mixture under study, was accurately calculate and tested in various attempts. Then this innovative formulation was stabilized microbiologically by applying a specific and targeted thermal treatment. The same analysis carried out on raw material (extraction and characterization of the bio-active compounds), were carried out before and after thermal treatment to evaluating base-flowers-mixture. The analytical indices (including microbial analysis) above described and targeted sensory evaluation test, were also organized for the prepared flower yogurt. In particular, sensorial analysis was carried out following descriptive methods . The trained panel was asked to evaluate intensity of the “new product” typical parameters, such as, color, perfume, flavor, texture, etc. A critical aspect of the research was the difficulty to obtain and receive suitable raw material. In fact, at the moment the organic cultivation of flowers (specially organic roses destined for nutrition) doesn’t exist in Italy. Only through a special network of information (web site, etc) was it possible to find a flower producer, working organically. Other samples of organic roses were available from private collectors and agricultural research institutes involved in flower cultivation. RIASSUNTO Lo scopo di questa tesi di dottorato è stato quello di indagare sull’idoneità all’impiego dei fiori in termini nutraceutici, tecnologici e di salubrità per la realizzazione di un nuovo ingrediente alimentare. Come modello dello studio, è stata scelta la specie floricola Rosa sp. i cui petali, noti per la loro ricchezza in principi attivi, sono da tempo utilizzati in ambiti sia fitoterapico sia gastronomico. Tuttavia, le informazioni scientifiche disponibili sulle proprietà chimico-nutrizionali e tecnologiche dei petali di rosa, sono attualmente frammentarie proprio per l’aspetto innovativo dell’impiego ‘convenzionale’ come ingrediente alimentare. Un significativo aspetto della ricerca ha riguardato le modalità produttive della materia prima la cui coltivazione è avvenuta in un ambiente naturale e protetto senza l’utilizzo di fitofarmaci e di concimi chimici. L’indagine scientifica ha preso origine dagli studi di caratterizzazione chimica di cultivar di rose coltivate biologicamente, valutate nel corso delle operazioni tecnologiche a cui si è fatto ricorso per la produzione di un ‘intermedio’ (semilavorato) da destinare a successivi utilizzi. Attualmente non esistono in letteratura studi riguardanti le proprietà chimiche e biochimiche di preparati, ottenuti dalla lavorazione di matrici floricole (e non dai loro estratti), utilizzabili in produzioni di largo consumo come i prodotti lattiero-caseari. L’obiettivo della presente ricerca è stato quello di formulare un ingrediente ai petali di rosa per un alimento-base come lo yogurt. La produzione dello yogurt, alimento di per sé funzionale, verrebbe in tal caso diversificata proprio grazie alla nuova formulazione, caratterizzata dalle sostanze bio-attive della matrice floricola. Pertanto si sono studiate e definite le relazioni esistenti tra il processo di trasformazione tecnologica dei petali di rosa in semilavorato, la composizione di fase di quest’ultimo e le caratteristiche chimiche, microbiologiche e funzionali del nuovo ingrediente così ottenuto. Sono stati messi a punto una serie di protocolli analitici per la valutazione dei parametri chimico-nutrizionali sulla materia prima (contenuto in carboidrati solubili e in acidi organici) e dei contenuti nutraceutici. Tali contenuti sono stati analizzati sia in termini di singole molecole o di gruppi di composti antiossidanti (vitamina C, contenuto in polifenoli e antociani totali), sia in termini di attività antiradicalica espressa come potere scavenger di una molecola rappresentativa del pool antiossidante appartenente al substrato vegetale, mediante opportuni saggi (test contro i radicali DPPH e Sale di Fremy). E’ stata successivamente studiata una ‘ricetta’ per la trasformazione dei petali di rosa di alcune delle cultivar testate, in miscela-base, modulando le formulazioni base-frutta sia come quantità della materia prima utilizzata sia relativamente all’adozione del protocollo termico di stabilizzazione. Sono state messe a punto le metodiche di estrazione dei composti bio-attivi (polifenoli e antociani totali) dalla miscela-base anche dopo trattamento termico. Sono stati pertanto misurati gli indici analitici per la valutazione dello stato di conservazione (parametri di processo e contenuti microbiologici durante la shelf-life) sia per l’ingrediente sia per lo yogurt formulato. Su tale prodotto sono stati poi eseguiti dei test d’assaggio di tipo descrittivo da parte di un panel addestrato in grado di valutare l’intensità di alcuni caratteristici parametri sensoriali del nuovo prodotto. Alcune delle criticità relative allo svolgimento di questo lavoro sono sorte in relazione al reperimento di materia prima idonea in quanto, attualmente, non sono presenti in Italia roseti biologici. L’approvvigionamento delle cultivar di rose studiate è stato possibile grazie all’individuazione di siti di raccolta non convenzionali in cui la coltivazione delle rose avveniva secondo le modalità della conduzione biologica (roseto privato, parcelle sperimentali, ambiente naturale).

In questa tesi di dottorato sono state esplorate diverse strategie per produrre industrialmente nuove miscele di bio-plastiche a base di PLA-PHB con migliori caratteristiche di sostenibilità, con l’impiego di PHB derivato da bucce di patate e nano-additivi di cellulosa e chitina derivati da sottoprodotti (quali paglia di grano e gusci di gamberi). Da queste miscele sono stati ottenuti dei film che sono stati testati anche per la compatibilità al contatto con alimenti e sono risultati in linea con il regolamento EU 10/2011 per alcune specifiche applicazioni alimentari. Seguendo le attuali innovazioni nel settore del packaging alimentare, sono stati realizzati su scala industriale anche materiali attivi aggiungendo estratti commerciali d’arancia e di foglie d’olivo sia per estrusione, sia attraverso la tecnica di coating. L’attività dei film prodotti è stata valutata utilizzando simulanti alimentari e attraverso l’applicazione diretta su burger di carne fresca di maiale per valutare una possibile estensione della durata di conservazione. In generale, i risultati ottenuti sono promettenti e rappresentano un buon punto di partenza per lavori futuri che dovranno testare se un aumento della concentrazione degli estratti nelle formulazioni possa migliorare ulteriormente l’attività dei film realizzati.
In this PhD thesis several strategies were explored to industrially manufacture new bio-plastic blends based on PLA-PHB with improved sustainability performance, obtained with PHB from potato peels, cellulose, and chitin nano-additives from by-products (e.g., wheat straw and shrimp shells). The blends were used to produce films for the food sector that have been tested for compatibility with foodstuffs resulting compliant with EU Regulation 10/2011 for some target food applications. Based on the current innovations in the field of food packaging, active materials have also been produced on an industrial scale by adding commercial extracts, specifically of orange peels and olive leaves, either by extrusion or through the technique of surface coating. The activity of the films produced was evaluated using food simulants and through direct application on fresh pork burgers to assess a possible extension of meat shelf-life. In general, the results obtained are promising and represent a good starting point for future work, which should aim at testing if an increase in the concentration of the extracts in the formulations could further improve the activity of the films produced.

Questa sperimentazione è guidata dalla volontà di definire le caratteristiche di un olio di oliva naturalmente arricchito in licopene proveniente da bucce e semi di pomodoro ed ottenuto soltanto mediante estrazione fisico-meccanica. Lo scopo dello studio è duplice: produrre un condimento a base di olio vergine di oliva costituito da olive e sottoprodotto della lavorazione del pomodoro (bucce e semi), ottenuto per co-frangitura delle materie prima, ed analizzarne la composizione chimico-fisica. In fase di co-frangitura, la pasta di olive è stata sottoposta a trattamento mediante reattore ultrasonico e, per mettere in luce l’effetto del trattamento sul prodotto finto, è stato prodotto un campione di controllo, ottenuto mediante co-frangitura ma senza l’applicazione degli ultrasuoni alla pasta. Dalla valutazione qualitativa dei campioni così prodotti emerge una tendenza al miglioramento dello stato idrolitico ed ossidativo nei campioni ottenuti accoppiando la co-frangitura di olive e sottoprodotto al trattamento della pasta con reattore ultrasonico. La co-frangitura delle matrici favorisce il naturale passaggio dei caroteni, primo tra tutti il licopene che, in virtù della loro lipofilia passano dal sottoprodotto all’olio, che risulta così arricchito in composti antiossidanti. Pur non essendo il contenuto in licopene sufficiente a soddisfare il fabbisogno giornaliero di questo composto, il condimento a base di olio vergine di oliva e bucce e semi di pomodoro potrebbe essere considerato un utile integrazione alla dieta. L’olio co-franto rappresenta, infine, un’interessante opportunità di valorizzazione del sottoprodotto dell’industria del pomodoro.

La ricerca è stata svolta presso il Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura - Unità di Ricerca per la Frutticoltura di Forlì (CRA-FRF) ed ha riguardato lo studio delle caratteristiche qualitative e di alcuni composti bioattivi dei frutti di 10 diverse accessioni varietali di fragola (6 varietà: Alba, Nora, Garda, Jonica, Brilla, Pircinque; 4 selezioni in avanzata fase di studio ottenute nell’ambito dei programmi di breeding pubblico-privati condotti e coordinati dal CRA-FRF: CE 51, CE 56, VR 177.2, VR 4) coltivate per un biennio nello stesso ambiente (cesenate). Sono state considerate due differenti tipologie di piante: frigoconservata (tipologia tradizionale) e fresca “cima radicata” (tipologia innovativa che si sta sempre più affermando presso i produttori). L’obiettivo principale di questa tesi è finalizzato alla caratterizzazione qualitativa e nutrizionale dei frutti raccolti dalle due tipologie di pianta. L’interesse di monitorare l’effetto di questa innovativa tecnica di coltivazione deriva dalla sua sempre maggiore affermazione in quanto consente una significativa riduzione dei costi di produzione. Lo studio delle 10 accessioni di fragola (tra cui quelle che attualmente stanno dominando lo standard varietale del Nord Italia) può permettere di aggiungere informazioni importanti sulla loro caratterizzazione qualitativa, in particolare sulle caratteristiche sensoriali mediante un approccio quantitativo descrittivo. Infine, la ripetizione dello studio per due annate differenti può consentire di valutare l’influenza del fattore “anno” sui caratteri studiati.

Foods are complex ecosystems, due to the influence of either intrinsic and extrinsic factors such as the chemical composition, microbial communities and the environment that can have an effect on the final product. In cheese microbes are the most influencing factor because they can effect both shelf-life and quality flavor/taste of the food. In addition microbiome establishes complex interactions within the bacterial community itself and between the food environment, such that nowadays these dynamics have been only partially highlighted with traditional culture-dependent technique. Thus, culture-independent methods such as Next Generation Sequencing (NGS) approach have become a powerful tool to study in depth microbial communities contained in a variety of ecological niches, including food. In fact they should be increasingly considered as a complementary technique to culture-dependent methods in microbiology. In this comprehensive study we have evaluated and applied a 16S Next Generation Sequencing approach to the study of Ricotta cheese shelf life, its raw materials and to food technology studies in soft or ripened cheeses using adjunct cultures. In all these studies NGS method have always been supported with culture-dependent approaches, other molecular methods and biochemical analysis. The different studies are separated in the subsequent chapters of this dissertation. First of all using a mock community we evaluated the impact of 16S NGS pipeline on the final community structure and identification, showing that bioinformatic analysis, and above all the OTU-picking strategy, can affect the alpha-diversity (within the sample) of the community but not its beta-diversity (between samples). To this extent both strategies can be used in order to compare community structures. Moreover the protocol was showed as robust and repeatable. Secondly we evaluated the raw materials (wheys and cream) used for ricotta production showing that the microbiological quality of these materials must be improved. As they showed a very biodiverse micro flora (mainly Streptococcaceae and Pseudomonadaceae) and a high concentration of aerobic spores (10 to 104 CFU/ml, not present in cream) their usage for Ricotta-making could damage the final product. Moreover NGS combined with Gas Cromatography approach on organoleptic non satisfactory frozen wheys showed that under-hygienic storage of the raw materials drove to the production of fermentation or lipid oxidation compounds influenced by particular bacteria such as Acinetobacter, Lactococcus and Pseudomonas. In the third chapter we evaluated Ricotta shelf life during winter and summer season, showing that Ricotta microbiome was mainly composed of spore-forming bacteria, Bacillus, Paenibacillus and Clostridium (more than 80% of relative abundance). Moreover we found a summer ricotta with a pink discoloration and, applying a molecular Multi-locus Sequence Typing approach, we demonstrated that the bacterium causing the defect belonged to the Bacillus cereus group, in particular it was a B. mycoides/wehienstephanensis strain. This work has been published in Food Microbiology journal. In the last chapter we applied NGS analysis to the technological use of adjunct cultures on soft or ripened cheeses in order to evaluate their anti-spoilers effect. We evaluated the anti-gammaproteobacteria effect of some strains such as L. rhamnosus, L. sakei and Carnobacterium maltoaromaticum in fresh industrial cheeses prone to package swelling and premature spoiling. From a NGS point of view we found that C. maltoaromaticum managed to eliminate almost all contaminants at different storage temperatures. In conclusion with NGS approach we could improve food microbiological quality assessment and support food technology research. In fact the results obtained in the present studies demonstrate how the application of NGS technologies, describing in-depth microbial communities, could in the next future become a scalable, cost-effective and suitable tool in the food industry for improving the quality and the safety of products.
Gli alimenti sono ecosistemi complessi in quanto vengono influenzati sia da fattori intrinseci che da fattori estrinseci, come la composizione chimica, il profilo microbiologico e l'ambiente, che possono avere forte impatto sul prodotto finale. In particolare nei formaggi i microbi sono il fattore più influente perché possono modificare sia la vita commerciale che il sapore ed il gusto del prodotto. Inoltre il microbiota stabilisce delle complesse interazioni internamente alla comunità batterica e con l'ambiente, a tal punto che al giorno d'oggi queste dinamiche sono state solo in parte evidenziate con metodi tradizionali coltura-dipendenti. Di conseguenza i metodi coltura-indipendenti, come il Sequenziamento di Nuova Generazione (NGS), stanno diventando un potente strumento per studiare in profondità le comunità microbiche presenti in una varietà di nicchie ecologiche, compresi gli alimenti. È probabile che ormai tali tecniche debbano essere considerate complementari ai metodi di microbiologia coltura-dipendenti. In questo ampio progetto abbiamo valutato e applicato un approccio NGS sul gene 16S rRNA allo studio della vita commerciale della Ricotta, delle sue materie prime e ad alcuni studi di tecnologia degli alimenti su formaggi molli o stagionati addizionati con colture batteriche antagoniste. In tutti questi studi i metodi NGS sono sempre stati supportati da approcci cultura-dipendenti, altri metodi molecolari e analisi biochimiche. I vari studi sono suddivisi tra i successivi capitoli di questa tesi. Per prima cosa utilizzando una comunità batterica artificiale abbiamo valutato l'impatto del workflow di processo del protocollo 16S-NGS sulla struttura e sull'identificazione della comunità reale. Con questo approccio abbiamo dimostrato che l'analisi bioinformatica, e principalmente la strategia di raggruppamento delle sequenze in OTU (Operational Taxonomic Unit), può influenzare la diversità della comunità di tipo alfa (intra-campione), ma non la sua beta-diversità (inter-campioni). In questo senso entrambe le strategie possono essere utilizzate al fine di confrontare le strutture delle comunità microbiche. Inoltre il protocollo si è dimostrato robusto e ripetibile. In secondo luogo abbiamo valutato le materie prime (siero e panna) utilizzate per la produzione di ricotta, dimostrando che la qualità microbiologica di queste materie deve essere migliorata. Poiché queste hanno mostrato una forte biodiversità (principalmente di Streptococcaceae e Pseudomonadaceae) e un'alta concentrazione di spore aerobie (da 10 a 104 UFC/ml, non presenti nella panna), il loro utilizzo per la produzione della ricotta potrebbe danneggiare il prodotto finale. Non di meno l'approccio combinato NGS con Gas Cromatografia su sieri congelati con difetti organolettici ha mostrato che lo stoccaggio non igienico delle materie prime conduce alla produzione di composti di fermentazione o di ossidazione lipidica, guidati anche da particolari batteri come Acinetobacter, Lactococcus e Pseudomonas. Nel terzo capitolo abbiamo valutato la vita commerciale della Ricotta durante l'inverno e l'estate, dimostrando che il microbioma della Ricotta era composto principalmente da batteri sporigeni, Bacillus, Paenibacillus e Clostridium (oltre l'80% di abbondanza relativa). Inoltre abbiamo trovato una ricotta estiva con colorazione rosa e, applicando l'approccio molecolare Multi-locus Sequence Typing, abbiamo dimostrato che il batterio che causava il difetto apparteneva al gruppo del Bacillus cereus, in particolare si trattava di un ceppo di B. mycoides/wehienstephanensis. Tale lavoro è stato pubblicato nella rivista Food Microbiology. Nell'ultimo capitolo abbiamo applicato l'analisi NGS a studi di culture ausiliari aggiunte a formaggi a pasta molle o stagionati, al fine di evidenziare il loro effetto antibatterico. Abbiamo così valutato l'effetto anti-Gammaproteobacteria di alcuni ceppi come L. rhamnosus, L. sakei e Carnobacterium maltoaromaticum in formaggi freschi industriali con problematiche di rigonfiamento della confezione e deterioramento prematuro. Dal punto di vista NGS abbiamo evidenziato che C. maltoaromaticum riusciva ad eliminare quasi tutti i contaminanti a temperature di conservazione differenti. In conclusione, con l'approccio NGS, è stato possibile migliorare la valutazione della qualità microbiologica alimentare e sostenere la ricerca tecnologica alimentare. Infatti i risultati ottenuti in questo studio dimostrano come l'applicazione di tecnologie NGS, descrivendo approfonditamente le comunità microbiche, potrebbe diventare nel prossimo futuro uno strumento scalabile ed efficace, adatto per migliorare la qualità e la sicurezza alimentare, nonché favorire la produzione di nuovi alimenti.

La scelta d'acquisto di carne degli italiani è cambiata negli ultimi anni, il consumo pro capite è infatti sceso a 76 kg nel 2018, nonostante l'aumento del numero di animali macellati. Questo progetto di tesi ha lo scopo di analizzare le risposte dei consumatori ad un questionario riguardante l'influenza sull'acquisto operata da alcuni aspetti della carne e di prodotti che possano sostituirla. Prima di presentare i risultati di questa analisi, nell'elaborato vengono descritte le filiere e le caratteristiche della carne e di tre prodotti innovativi che potrebbero fungere da suoi sostituti all'interno della dieta: gli alimenti Plant-based da fonti 100% vegetali, gli alimenti prodotti con farine risultanti dalla lavorazione di insetti edibili e gli alimenti ottenuti da colture cellulari fatte sviluppare in laboratorio a partire da cellule prelevate da tessuti di animali allevati. Segue poi un commento sui cambiamenti socio-demografici e l'evoluzione delle abitudini alimentari che stanno avvenendo in Italia negli ultimi anni, con anche la presentazione delle nuove diete vegetariane e semivegetariane che si stanno diffondendo. Infine l'analisi dei risultati del questionario mostra come l'interessamento verso nuovi temi, quali l'impatto ambientale e il benessere animale, possano portare, o abbiano già portato, ad un cambiamento delle abitudini alimentari dei consumatori, i quali potrebbero preferire prodotti che possano garantire la soddisfazione di questi requisiti. In particolare le nuove generazioni si dimostrano più recettive verso questo cambiamento, rispetto alle fasce d'età più avanzate. La carne però ricopre ancora un ruolo importante nella dieta ed è preferita agli altri prodotti, soprattutto per le caratteristiche organolettiche. Nel momento in cui questi prodotti però arriveranno ad imitarne ed emularne sapore, consistenza e flavour, si assisterà probabilmente ad un cambiamento delle preferenze, a favore di quegli alimenti innovativi più sostenibili.

Il commercio dei prodotti agroalimentari ha assunto oggi una dimensione globale, che pone una serie di questioni su cui è necessario riflettere. Una di queste riguarda la sicurezza alimentare intesa nell'accezione di food safety, ossia come il diritto di ogni individuo a consumare cibo sano e sicuro. La sicurezza alimentare implica l'assenza di elementi estranei che sono riconducibili ai residui dei trattamenti antiparassitari, veterinari, contaminanti ambientali o ancora l'assenza di adulterazioni nel processo di produzione, che possono comportare un rischio per la salute dei consumatori. La tesi analizza le principali dinamiche internazionali relative all'attuale commercio dei prodotti agroalimentari, focalizzando l'attenzione sulla questione della sicurezza alimentare, che da un lato deve garantire senza compromessi la tutela di tutti i consumatori, e dall'altro però, le misure adottate non devono costituire inutili ostacoli commerciali per le imprese alimentari esportatrici. L'analisi inizia dagli accordi nati nell'ambito della WTO, con la firma del Trattato di Marrakech nel 1994, con lo scopo di favorire gli scambi commerciali internazionali attraverso una maggiore armonizzazione delle differenti normative di riferimento. Per quanto riguarda specificamente la sicurezza alimentare si fa riferimento all'Accordo SPS sulle misure sanitarie e fitosanitarie e al Codex Alimentarius, che hanno lo scopo di creare un sistema di norme internazionali valido all'interno dei paesi membri della WTO per tutelare la salute dei consumatori e garantire pratiche eque nel commercio degli alimenti. Dal contesto multilaterale della WTO si procede ad analizzare il ruolo degli accordi bilaterali o regionali, nati in seguito alla crisi del multilateralismo, iniziata con il round di Doha nel 2001e dovuta principalmente all'eterogeneità delle posizioni dei Paesi membri. In particolare nell'ambito degli accordi bilaterali si fa riferimento al partenariato transatlantico sul commercio e gli investimenti (TTIP) recentemente negoziato tra UE e USA, e fermo per ora a tale fase. Si tratta di un accordo di libero scambio volto ad abbattere molte barriere commerciali esistenti tra le due sponde dell'Atlantico, con particolare riferimento a quelle non tariffarie consistenti in divergenze normative che ostacolano le esportazioni, tra cui vanno sicuramente ricomprese le misure sanitarie e fitosanitarie, che si sono rivelate le questioni maggiormente dibattute nel corso delle trattative del TTIP, offrendo lo spunto per analizzare in chiave comparatistica le due diverse tradizioni giuridiche di food safety, delineate attraverso la tematica degli OGM, dove emerge la distanza dell'approccio giuridico tra le due potenze transatlantiche. L'uso delle moderne tecniche di ingegneria genetica in campo alimentare è stato uno dei temi particolarmente discussi nell'ambito delle negoziazioni; gli OGM erano già stati oggetto di una controversia tra Europa e USA nell'ambito della WTO. In ogni caso il TTIP, nonostante il suo fallimento, segna comunque la volontà delle due potenze di trovare una base normativa comune. L'ultima parte della tesi riguarda invece l'evoluzione della sicurezza alimentare in Cina, che grazie alla rapida crescita economica degli ultimi anni, si attesta ad essere una delle potenze protagoniste degli scambi commerciali mondiali, completando in tal modo il quadro internazionale di riferimento. L'introduzione nel 2009 della prima legge sulla sicurezza alimentare, poi modifica nel 2015, rappresenta un primo avvicinamento ai sistemi normativi occidentali. L'analisi delle diverse normative di food safety nel contesto europeo, statunitense e cinese mostra come la globalizzazione economica abbia determinato anche una globalizzazione giuridica o meglio un progressivo allineamento dei diversi sistemi normativi. La necessità di facilitare gli scambi commerciali per competere a livello mondiale ha favorito l'avvicinamento dei vari ordinamenti giuridici. Pertanto si assiste a una sorta di "contaminazione legislativa" estranea alla politica commerciale comune della WTO, ferma da tempo ad una fase di completa stagnazione. In particolare per quanto riguarda il settore alimentare si auspica che il progressivo avvicinamento dei sistemi normativi sul tema della sicurezza alimentare possa favorire la nascita di una food law unitaria a livello globale, che sappia rispondere alle esigenze economiche - commerciali della libera circolazione dei prodotti, e contemporaneamente garantire la tutela di tutti i consumatori, assicurando un elevato livello di qualità e sicurezza.

Food safety is a key objective in all the development plans of the European Union. To ensure the quality and the sustainability of the agricultural production (both intensive and extensive) a well-designed analysis strategy is needed. Climate change, precision agriculture, green revolution and industry 4.0 are areas of study that need innovative practices and approaches that aren’t possible without precise and constant process monitoring. The need for product quality assessment during the whole supply chain is paramount and cost reduction is also another constant need. Non targeted Nuclear Magnetic Resonance (NMR) analysis is still a second-choice approach for food analysis and monitoring, one of the problems of this approach is the big amount of information returned. This kind of data needs a new and improved method of handling and analysis. Classical chemometrics practices are not well suited for this new field of study. In this thesis, we approached the problem of food fingerprinting and discrimination by the means of non-targeted NMR spectroscopy combined with modern machine learning algorithms and databases meant for the correct and easy access of data. The introduction of machine learning techniques alongside the clear benefits introduces a new layer of complexity regarding the need for trusted data sources for algorithm training and integrity, if this kind of approach proves is worth in the global market, we’ll need not only to create a good dataset, but we’ll need to be prepared to defend against also more clever attacks like adversarial machine learning attacks. Comparing the machine learning results with the classic chemometric approach we’ll highlight the strengths and the weakness of both approaches, and we’ll use them to prepare the framework needed to tackle the challenges of future agricultural productions.

Il mio lavoro di ricerca rappresenta un contributo allo studio dell'esperienza umana dello “spazio alimentare” come costruzione sociale che comprende sia i modelli del comportamento umano, e la loro relazione sensoriale con uno specifico luogo, sia l'imprenditoria etnica. Il nucleo di questo progetto di ricerca è rappresentato da un’indagine multi-generazionale del multiforme processo della migrazione italiana in America, laddove la cultura alimentare viene utilizzata come veicolo per esaminare come gli immigrati abbiano prima perso e poi negoziato una nuova identità in terra straniera. Lo scopo generale della tesi è quello di esaminare come il cibo rappresenti un collegamento nostalgico con la patria per la prima generazione, un compromesso culturale per la seconda e un modo per rinegoziare un'etnia ibrida per le generazioni successive. La lente del cibo è anche utilizzata per esplorare lo sviluppo dei ristoranti italiani durante il Proibizionismo e il loro ruolo nel processo di omogeneizzazione culinaria e di invenzione della tradizione nel mondo contemporaneo. Per spiegare come la cucina regionale in America sia diventata un simbolo collettivo di etnia e abbia potuto creare un'identità Italo-Americana nazionale distinta da quella italiana, ho adottato il modello creato da Werner Sollors e Kathleen Neils Cozen e sintetizzato con l'espressione di “invenzione dell'etnia”. Il capitolo di apertura esplora la migrazione su larga scala che ha colpito l'Italia e la storia economica italiana per oltre un secolo e prosegue con un’analisi storica sullo sviluppo dei prodotti alimentari nel tempo. La prima sezione evidenzia il significato culturale dell'alimento e il suo ruolo nella costruzione di un'identità nazionale oltre i confini italiani e prosegue con un’analisi sulla successiva variazione delle abitudini alimentari durante l'immigrazione di massa. Il capitolo conclude illustrando il quadro teorico utilizzato per teorizzare le diverse dimensioni dell'etnia. Partendo dall'ipotesi che l'identità sia un elemento socialmente costruito e in continua evoluzione, il secondo capitolo è dedicato all'analisi della natura mutevole del cibo, esplorata attraverso tre distinti ma spesso sovrapposti tipi di spazio: spazio della "memoria individuale"; spazio della "memoria collettiva"; spazio della "tradizione inventata". Lo spazio della “memoria individuale” esplora come i primi immigrati italiani tendevano a conservare le loro tradizioni regionali. Al contrario lo spazio della memoria collettiva osserva il conflitto ideologico emerso tra la prima e la seconda generazione di immigrati italiani, in risposta alle pressioni sociali del paese ospitante. L'analisi termina con la rappresentazione di generazioni successive impegnate a ricreare una cultura separata di cibo come simbolo dell'identità creolata. Il capitolo tre, il primo capitolo empirico della dissertazione, attraverso l'analisi della letteratura migrante mostra l'importanza del cibo italiano nella formazione dell'identità italo- americana. Questa letteratura ibrida esamina il ruolo degli alimenti nelle opere letterarie italo-americane di seconda, terza e della generazione contemporanea di scrittori. Il quarto capitolo completa la discussione seguendo la saga del cibo italiano dai primi ristoranti etnici a buon mercato, frutto della tradizione casalinga italiana, fino allo sviluppo di un riconoscibile stile di cucina italo-americano. A questo proposito, i ristoranti rappresentano una "narrazione" etnica significativa che riunisce aspetti economici, sociali e culturali della diaspora italiana in America e fa luce sull'invenzione del concetto di tradizione culinaria italiana dietro le cucine americane. La sezione termina con un'esplorazione del problema moderno relativo al fenomeno dell’Italian "Sounding" negli Stati Uniti, basato sulla creazione di immagini, colori e nomi di prodotti molto simili agli equivalenti italiani, ma senza collegamenti diretti con le tradizioni e la cultura italiana. Il capitolo finale fornisce una visione etnografica su ciò che significa essere italo-americani oggi e come i ristoranti italiani negli Stati Uniti soddisfano la tradizione culinaria Italiana nel mondo contemporaneo americano. Per concludere, considerando le teorie dell'invenzione della tradizione, due casi di studio esplorativi a Naples, in Florida, vengono presentati sia per analizzare come gli italo-americani contemporanei manifestano la loro etnia attraverso il cibo etnico sia per esaminare come il cibo italiano viene commercializzato nei ristoranti etnici degli Stati Uniti, alla luce della del processo di globalizzazione.