Littérature scientifique sur le sujet « SCIENZA, TECNOLOGIA ED ECONOMIA NELL'INDUSTRIA DEL CAFFE' »

2007/2008
Abstract. Questo studio analizza la relazione esistente tra la produzione del caffè ed il clima, con l’obiettivo di stimare il potenziale impatto economico del cambiamento climatico. A tal fine, si è sviluppato un approccio integrato a livello interdisciplinare, combinando insieme le tematiche legate agli aspetti della meteorologia, della climatologia, della biologia, dell’ambiente e dell’economia. Il case study di riferimento è la produzione di caffè Robusta in Uganda. In un contesto di globale esaurimento delle risorse e del repentino cambiamento climatico, non si può più prescindere dall’impatto economico che si determina sulla produzione agricola in generale. Gli eventi atmosferici estremi, quali le tempeste tropicali, gli uragani e i tifoni, insieme alle progressive alterazioni nei cicli delle stagioni, delle piogge e delle temperature, espongono sempre più spesso il territorio e la collettività a siccità, frane, alluvioni e inondazioni che possono distruggere o danneggiare considerevolmente i raccolti. Il caffè costituisce la principale fonte di sussistenza per circa 25 milioni di coltivatori e per le loro famiglie, oltre che la principale fonte di occupazione per molti dei paesi in via di sviluppo, come in Uganda. La dipendenza economica di questo paese dal caffè risulta, infatti, particolarmente evidente: la sua è un’economia di tipo monoculturale e tuttora il 30% degli introiti derivanti dalle esportazioni proviene da questa commodity agricola. In termini di occupazione, più di 5 milioni di persone sono impiegate nella coltivazione e lavorazione di caffè, che viene prodotto in 52 distretti tra gli 80 presenti nel Paese. La produzione coinvolge circa oltre un milione di piccoli coltivatori, dei quali il 90% possiede fattorie la cui dimensione varia da meno di 0,5 a 2,5 ettari. La piccola dimensione di questi appezzamenti evidenzia anche la loro debolezza strutturale e la necessità di un serio riequilibrio del potere tra gli attori della global coffee chain, che punti a tutelare e a valorizzare la coltivazione del caffè. Il clima potrebbe essere visto quale elemento che può mutare la redistribuzione del reddito lungo la catena di produzione caffeicola (coffee supply chain), poiché potrebbe modificare nel medio termine i processi decisionali dei principali attori della global coffee chain, anche promuovendo una necessaria innovazione tecnologica, nell’ottica di fornirsi di strumenti più adeguati per sopravvivere in un ambiente che potrebbe risultare profondamente mutato. Il percorso di analisi seguito in questo lavoro è suddiviso in quattro parti. Nella prima si è provveduto a fornire una descrizione dettagliata dei concetti e degli elementi di base che regolano le complesse dinamiche oceano-terra-atmosfera. In seguito, ci si è occupati di descrivere il clima e di fornire una sintesi dei cambiamenti climatici in atto e degli scenari futuri per il 21° secolo, con grande enfasi per la scala regionale (Africa Orientale) e locale (Uganda). Nella seconda parte si è voluto fornire un’analisi dettagliata dei parametri fisico-biologici della pianta Coffea Canephora Pierre – Robusta. In particolare, si è trattato di descriverne i requisiti climatici e ambientali, nonché le caratteristiche agro-meteorologiche come il regime delle precipitazioni, le temperature, i venti, l’insolazione e la copertura agroforestale, l’altitudine, le caratteristiche del terreno e l’umidità del suolo, il sistema delle radici e così via. La trattazione comprende anche un’analisi delle fasi fenologiche della Robusta, nelle condizioni climatiche dell’Uganda, oltre ad una descrizione dei metodi di coltivazione adottati dai produttori. Nella terza parte sono stati descritti gli impatti del clima sulla coltivazione della Robusta in Uganda, integrando le risultanze ottenute a livello fenologico con gli scenari climatici futuri. Infatti, è ben noto che tutti i rapporti sul clima dell’Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC) mettono in evidenza un incremento preoccupante della temperatura del pianeta dovuto prevalentemente ad effetti antropogenici. Le proiezioni regionali e sub-regionali per il 21° secolo dell’ultimo Assessment Scientifico pubblicato nel 2007 (IPCC AR4, 2007) indicano un incremento medio di temperature, soprattutto per quel che riguarda l’intero continente Africano. In particolare, in tutte e quattro le sub-regioni dell’Africa (Africa Occidentale e Orientale, Sud Africa e Africa Sahariana) e in tutte le stagioni, si prevede un incremento medio delle temperature compreso tra i 3°C e i 4°C, circa il 50% (oppure 1.5 volte) in più rispetto all’incremento della media globale. Le previsioni scaturite dalla metà dei modelli numerici globali indicano un riscaldamento della temperatura rispetto a questi valori medi intorno a 0.5°C. Allo stesso modo, i valori in percentuale medi ottenuti tra i modelli, che indicano la frequenza delle stagioni di caldo estremo, umido estremo e siccità estrema, segnalano una probabilità assoluta che si incontrino stagioni estremamente calde e umide in Africa Orientale. Anche le previsioni relative all’incremento delle precipitazioni nella sub-regione si presentano piuttosto attendibili, con un aumento nella media annuale pari a circa il 7%. In particolare, le simulazioni dei modelli numerici globali indicano un’intensificazione delle precipitazioni durante la stagione invernale, insieme ad una modificazione della struttura dipolare delle precipitazioni stesse. L’importanza del caffè per l’economia dell’Uganda richiede, pertanto, uno studio accurato per valutare l’impatto del clima evidenziando gli effetti delle variazioni stagionali della temperatura e delle precipitazioni, che hanno un’influenza determinante sulla produzione caffeicola. Fondamentale è stato il lavoro teso a determinare la correlazione esistente tra le condizioni del clima e i diversi stadi di crescita e di produzione del Robusta, che conta per circa l’80% dell’intera produzione di caffè del paese. Infatti, le variazioni stagionali del clima potrebbero alterarne lo sviluppo fenologico e, di conseguenza, alterare la stagione del raccolto, dalla semina alla maturazione delle ciliegie. A tal proposito, sulla base della letteratura esistente in materia di fenologia della Robusta e, anche in seguito ad una visita compiuta in Uganda nel distretto caffeicolo di Mubende, situato nella parte centro-occidentale del paese, si è tentato di costruire uno schema dei principali stadi fenologici della pianta. In tal modo, è stato possibile determinare il processo di sviluppo e maturazione dei frutti e, quindi, effettuare uno studio sugli impatti dei cambiamenti climatici derivanti alla produzione di caffè. Ad esempio, l’incidenza di temperature più elevate o un eccesso di caldo durante la fase della fioritura della pianta costituirebbero le cause principali che promuovono l’aborto dei fiori. Al contrario, intense precipitazioni durante questo stadio potrebbero parimenti comportare un danno alla fioritura, con conseguente riduzione della produttività. Inoltre, un incremento previsto delle precipitazioni, insieme a temperature più elevate, potrebbe intensificare la propagazione della coffee wilt disease (CWD), specialmente durante la fioritura che ha luogo dopo la stagione delle piogge. Seppur in modo approssimativo, si è tentato di determinare il livello di umidità del suolo in alcune delle zone di produzione di Robusta in Uganda. La metodologia utilizzata si è basata sul calcolo dei bilanci idrici totali come medie mensili di più anni, ovvero considerando tre periodi temporali storici diversi, utilizzando i valori elaborati dal modello globale Echam5/MPI – OM, atmosfera (2004), per il Quarto Rapporto ONU sul clima (IPCC-AR4, 2007). Da ciò è stato possibile dedurre che, un tasso più alto di precipitazioni durante la stagione invernale potrebbe diventare una grande minaccia per la coltivazione di caffè in Uganda, a causa di una maggiore erosione del suolo dovuta al ruscellamento. A seconda poi delle caratteristiche del terreno, il contenuto di umidità del suolo potrebbe risultare insufficiente per la pianta, nel caso dovesse verificarsi un periodo di assenza di precipitazioni relativamente lungo. Pertanto, eventi climatici estremi, come le siccità o le alluvioni, hanno un impatto negativo sulla produzione caffeicola, con perdite importanti nei rendimenti produttivi totali, oltre che in termini di un deterioramento qualitativo del caffè . Nell’ultima parte del progetto di ricerca si analizzano alcuni aspetti economici. Dopo aver descritto la struttura ed il funzionamento del settore caffeicolo in Uganda, si è provveduto a valutare il possibile impatto delle variazioni della produzione attuale e futura rispetto ai cambiamenti che intervengono nelle principali variabili climatiche anche per valutare l’attendibilità di certe previsioni che vedono una drastica riduzione dei raccolti nell’area a seguito dell’innalzamento della temperatura media. In questa prospettiva si è cercato di vedere se una risposta può venire dall’analisi dei modelli noti, come l’approccio Ricardiano, che stimano relazioni funzionali che collegano la produzione alle variabili climatiche. In questa prospettiva è stato adottato un modello stimato per la produzione del caffè in Messico che sembra essere l’unico studio sistematico presente in letteratura. In effetti, le funzioni di risposta rispetto alla temperatura implicate suggeriscono un impatto cospicuo sulla produzione che può diminuire anche di quasi il 30% in seguito ad un aumento di un grado e mezzo nella stagione estiva.
XXI Ciclo
1973

2009/2010
Il lavoro utilizza un case study di uno spin off nel settore della analisi genetica del caffè per evidenziare alcuni spunti di potenziale valorizzazione della ricerca universitaria tramite processi di trasferimento tecnologico.
XXII Ciclo
1974

2008/2009
Questa tesi riguarda lo studio del consumo del caffè preparato con la moka. In particolare ci chiede se, in un gesto di consumo così ordinario e quotidiano, esistano degli aspetti esperienziali e quali essi siano. La letteratura sulle esperienze di consumo ha prevalentemente dedicato la propria attenzione a categorie di prodotti e servizi che vengono identificati come edonici. Sono questi fenomeni di consumo in cui i prodotti e servizi vengono consumati per le loro proprietà intrinseche di piacevolezza. La letteratura ha inoltre sottolineato come il concetto di esperienza straordinaria, dove il livello di coinvolgimento nell’esperienza di consumo è più elevato, si sia sovrapposto al concetto stesso di esperienza di consumo facendo si che poca attenzione venisse dedicata allo studio dei fenomeni di consumo più ordinari e quotidiani. Molto spesso, inoltre, le ricerche empiriche sugli aspetti esperienziali hanno riguardato casi in cui vi fosse un momento di “service encounter”, un momento cioè in cui il consumatore interagisce in modo diretto con il servizio. Il consumo di caffè con la moka è un fenomeno ordinario, quotidiano, in cui non vi è un momento di service encounter e che non possiamo considerare a priori come prodotto edonistico; il consumo del caffè preparato con la moka presenta infatti una componente strumentale, che possiamo individuare nel kick-off dovuto all’assunzione di caffeina. Questo studio dunque contribuisce alla letteratura studiando una tipologia di fenomeno di consumo relativamente poco indagato. A livello metodologico, i blog sono stati individuati come fonte per la raccolta dei dati. Si tratta di dati di tipo qualitativo, in particolare dei testi in cui i blogger descrivono come consumano il caffè ed esprimono le loro preferenze ed opinioni riguardo al caffè preparato con la moka. Il dataset è costituito da 285 pagine web. A tali dati è stato applicato il framework per l’analisi ed interpretazione dei dati qualitativi proposto da Spiggle (1994). Le attività di analisi ed interpretazione hanno consentito di individuare sei categorie tematiche che descrivono l’esperienza di consumo. La prima riguarda gli aspetti sensoriali, la seconda interpreta il consumo di caffè come un momento da dedicarsi, la terza riguarda il piacere connesso alla lentezza nel consumo e nel processo di preparazione, la quarta riguarda il tema della quotidianità ed il senso di conforto che viene associato al caffè preparato con la moka; la quinta categoria riguarda il tema dei ricordi mentre la sesta tratta gli aspetti rituali del consumo.
XXI Ciclo
1975

2008/2009
L'aroma di una tazza di caffè appena preparata è l'espressione finale di una lunga catena di trasformazioni che partano dal chicco verde alla bevanda fumante. I semi di caffè contengono tutti i precursori necessari per generare l'aroma durante la fase di tostatura, ma nel determinare un prodotto di qualità concorrono diversi fattori: la genetica, la chimica, l'ambiente e l'uomo. Questo lavoro di ricerca si divide essenzialmente in due parti. In una prima fase è stato possibile aggiornare il database locale con informazioni genetiche riguardanti il trascrittoma delle drupe in via di maturazione di Coffea arabica. La seconda fase, mediante l'utilizzo della tecnica della real time PCR, ha permesso lo studio del profilo di espressione genica dei semi di caffè verde trattati con diversi metodi post-raccolta e con diverse percentuali di acqua. La raccolta di cDNA di drupe in via di sviluppo è stata processata attraverso l'utilizzo di 2 diverse tecniche di sequenziamento, il metodo a terminazione di catena (Sanger) e l'innovativo pirosequenziamento (454 Sequencing) ed è stato possibile aggiornare il database locale (www.coffeedna.net). In totale sono state ottenute 148.777 sequenze sotto forma di Expressed Sequence Tag's (EST). Queste sono state processate eliminando sequenze a bassa qualità, sequenze altamente ripetute e togliendo eventuali adattatori. Successivamente sono state sottoposte ad assemblaggio ibrido, metodica che permette di utilizzare i dati derivanti da tecniche di sequenziamento diverse (454 Sequencing e Sanger) per ottenere delle lunghe sequenze contigue (contig) rappresentanti di potenziali geni. Successivamente è stata fatta l'annotazione genomica per l'idetificazione dei geni e di altri elementi funzionali. In totale è stato possibile annotare 5.774 contig (sui 22.383 iniziali), pari al 25,66% di identificazioni. Nella seconda fase del progetto di ricerca, l’obiettivo è stato volto alla caratterizzazione di alcuni processi biologici mediante un’attenta valutazione quantitativa dell’espressione genica con real time PCR. Si tratta di una tecnologia sensibile e specifica che consente la contemporanea valutazione di un certo numero di marcatori utilizzando una limitata quantità di campione. Questa metodica consente di avere un dato di espressione relativa di un gene bersaglio che viene quantizzato normalizzando contro qualcosa di costitutivo, i geni di riferimento (o reference genes). Questi sono trascritti il cui livello di espressione è costante attraverso tutti i campioni e nelle varie condizioni di reazione. Per questo lavoro sono stati identificati 2 specifici reference genes (GAPDH e Rpl 7) di Coffea arabica. Dalle informazioni dei database pubblici e del nostro database locale è stato invece possibile selezionare e disegnare 16 coppie di primer, specifici per C. arabica, da studiare nell'analisi di espressione dei geni in determinati campioni. Un profilo di espressione genica viene definito come l’insieme dei geni attivati in un tessuto in un particolare momento o condizione. È possibile misurare le differenzetra tessuti diversamente trattati, analizzandone semplicemente il profilo dei geni espressi attraverso la tecnica della real time PCR. Per questo lavoro di tesi sono stati selezionati 16 geni d'interesse sia metabolico che biochimico, coinvolti in diverse attività cellulari di regolazione dei livelli di alcuni composti, quali lipidi, carboidrati, caffeina e acidi clorogenici, associati a caratteristiche qualitative della bevanda. I geni selezionati sono stati studiati in diversi campioni e in diverse situazioni. Innanzitutto sono state studiate le relazioni tra l'espressione relativa dei geni in campioni che si differenziano per il luogo di crescita e per i trattamenti post-raccolta. Avendo a disposizione semi di caffè verde di origine brasiliana coltivati in 2 località e trattati con 3 diversi trattamenti postraccolta (metodo naturale, lavato e semilavato) è stato possibile evidenziare come in alcuni casi le località siano discriminanti sull'espressione genica, mentre altre volte siano i trattamenti post-raccolta ad essere significativi della variabilità nell'espressione genica. In un secondo momento gli stessi geni sono stati analizzati in campioni con diverse concentrazioni di acqua nel seme verde. È ben noto dalla normativa internazionale di standardizzazione ISO 1446:2001 che il contenuto di acqua del seme deve corrispondere ad un valore pari al'11±1% per consentire un adeguato stoccaggio e trasporto dei campioni senza incorrere in difetti quali la fermentazione o la rottura dei chicchi. Dalle analisi real time è stato possibile individuare come in alcuni casi le percentuali di acqua incidano in modo significativo sull'espressione di alcuni geni: dopo un picco di attività nei campioni con il 14,1% di acqua residua, al diminuire della concentrazione di acqua residua diminuisce l'espressione di alcuni geni, probabilmente in seguito ad una degradazione del delicato messaggero. Questi dati sono molto importanti dal punto di vista qualitativo perché potrebbero consentire alcune migliorie nella qualità finale del prodotto. È doveroso ricordare che nella definizione dell'aroma ci sono più di 800 singoli composti che combinandosi tra loro danno origine alle qualità percettive della bevanda ed inoltre la componente personale ha un impatto importante sulla definizione di miglior o peggior aroma.
XXII Ciclo
1978

2006/2007
LA PERCEZIONE DELLA QUALITÀ DEL CAFFÈ ESPRESSO DA PARTE DEL CONSUMATORE Il presente lavoro di ricerca nasce all’interno del dottorato di ricerca in “Scienza, Tecnologia ed Economia nell’Industria del Caffè” presso il Dipartimento di Scienze Statistiche ed Economiche della Facoltà di Economia dell’Università di Trieste. Scopo dell’iniziativa è di indagare l’universo della percezione della qualità del caffè espresso da parte del consumatore. A tal proposito viene svolta una trattazione teorica preliminare per illustrare i concetti di qualità e qualità alimentare, definire l’analisi sensoriale e le caratteristiche organolettiche dell’espresso e come esse vengono percepite. Successivamente viene fatto ricorso ad un’indagine statistica sul campo prendendo ad oggetto un campione di consumatori nel territorio del comune di Trieste. Vengono elaborati due questionari da sottoporre al campione, uno cartaceo ed uno elettronico. In quest’ultimo caso viene utilizzato un software specifico per le indagini di conjoint analysis, l’SMRT, che permette con grande attendibilità di elaborare i dati ottenuti e determinare gli attributi principali dell’espresso in base ai quali il consumatore opera la sua scelta di consumo. Lo scopo principale dell’indagine è di rispondere alla domanda “quanto e come il consumatore percepisce la qualità dell’espresso?” e di confrontare questa percezione con quella degli operatori del settore. Infine si vuole dare alle imprese del comparto caffeicolo un’indicazione circa la metodologia con la quale investigare sulle migliori scelte e strategie di mercato ai fini di aumentare la propria redditività e di soddisfare i bisogni di un consumatore sempre più attento alla qualità ed informato. Il percorso di studio e di ricerca effettuato è stato suddiviso in diverse fasi: 1. Definizione di qualità. 2. Scienza ed analisi sensoriale. 3. Definizione di espresso. 4. Definizione qualitativa dell’espresso. 5. Metodologie di raccolta e di elaborazione dei dati ottenuti presso i consumatori. 6. Risultati dell’indagine. Il presente lavoro dà indicazioni circa la metodologia di indagine di mercato che l’impresa può intraprendere al fine di ottimizzare la propria produzione in termini di qualità del prodotto, soddisfazione del cliente e di redditività. Nell’odierno sistema economico occidentale il consumatore è sempre più attento alla qualità e costringe quindi l’impresa ad un continuo sviluppo del prodotto per riuscire a soddisfare i suoi bisogni. Emerge senza ombra di dubbio che il settore del caffè ha un ruolo importante nell’economia mondiale dei paesi produttori e consumatori. Allo stato attuale il comparto risulta essere suscettibile di ulteriori sviluppi, soprattutto nel campo del caffè espresso, metodologia di preparazione della bevanda solo di recente introduzione. L’indagine ha evidenziato con chiarezza che appare necessario colmare alcune lacune di informazione del consumatore in ordine alla conoscenza del prodotto caffè, sia prima che dopo la sua lavorazione e preparazione sotto forma di bevanda, al fine di renderlo consapevole della qualità del prodotto. Quindi una maggiore informazione del consumatore da parte degli operatori, l’istituzione di una capillare rete di associazioni devote alla formazione alla degustazione del prodotto, la formazione più attenta del barista professionista, un’etichettatura trasparente ed esauriente al di là dei meri obblighi legislativi potrebbero rappresentare validi strumenti di ulteriore sviluppo.
XIX Ciclo
1975

2006/2007
La bevanda di caffè è bevuta ed apprezzata in tutto il mondo per le sue qualità organolettiche. Queste sono numerose e sfaccettate in molti diversi aspetti, che vanno dal contenuto in caffeina alle proprietà antiossidanti. Inoltre, il caffè presenta un ricchissimo profilo aromatico, composto da circa un migliaio di composti volatili che contribuiscono a dare alla bevanda il suo aroma caratteristico. Questo complesso aroma è fortemente influenzato da numerosi fattori quali l’origine geografica della pianta, la sua varietà botanica e le modalità di lavorazione del frutto e del seme dopo la raccolta. Tutti questi fattori contribuiscono a dare a ciascun tipo di caffè un aroma unico, discriminabile sia dal punto di vista sensoriale che chimico. Le sostanze che compongono il profilo aromatico della bevanda di caffè sono state studiate sotto molti aspetti, da quello analitico a quello sensoriale. Non è invece stato svolto alcuno studio sull’origine biochimica e biomolecolare di tali composti nella pianta di Coffea arabica, nonostante ricerche in tal senso siano già state svolte in altre piante importanti dal punto di vista alimentare ed economico. Il presente lavoro si è posto l’obiettivo di identificare e caratterizzare alcuni geni della pianta di Coffea arabica, che potessero essere correlati alla qualità percepita dal consumatore finale nella tazzina di caffè. I geni che meglio soddisfacevano questi requisiti sono stati individuati nelle monoterpene sintasi. I monoterpeni sono infatti tra i più importanti composti odorosi vegetali, responsabili delle note aromatiche positive di tè, caffè, vino, presenti negli olii essenziali di numerose piante aromatiche quali salvia, basilico, menta, e nelle resine di pini ed abeti. Sono stati quindi disegnati dei primer degenerati sulla base delle sequenze di monoterpene sintasi presenti nei database pubblici. Questi primer hanno consentito di amplificare 3 trascritti di Coffea arabica, la cui sequenza completa è poi stata ottenuta mediante la tecnica RACE. Queste putative monoterpene sintasi sono state isolate da vari cDNA sintetizzati da fiore, drupa a vari stadi di maturazione, e seme. L’analisi di queste sequenze mediante BLAST e analisi filogenetica ha permesso di stabilire la loro elevata omologia con geni noti di monoterpene sintasi, confermando quindi il loro status di putative monoterpene sintasi. Questi trascritti, denominati CaMTS (Coffea arabica MonoTerpene Sintasi) sono i primi geni isolati dalla pianta di caffè a poter essere correlati alla qualità percepita in tazza in termini di aroma, percezione olfattiva e gustativa della bevanda, e quindi -in ultima analisi- di apprezzamento edonistico del prodotto. La loro importanza è quindi notevole, anche se la complessità della composizione chimica del caffè suggerisce l’esistenza di una famiglia genica molto numerosa, di cui i 3 geni individuati sono sicuramente solo una piccola parte. Come evidenziato dalle analisi filogenetiche, però, i geni di monoterpene sintasi tendono ad essere molto simili all’interno di una stessa specie, per cui la conoscenza dei primi enzimi di questa famiglia in Coffea arabica sarà presupposto fondamentale per la caratterizzazione di ulteriori geni di questo tipo, fatto che porterà gradualmente ad approfondire la conoscenza dei meccanismi che legano la genetica della pianta di caffè alla qualità del prodotto finale.
XX Ciclo
1976

2006/2007
Il caffè è uno dei più importanti prodotti del mercato internazionale, su cui si basano gli scambi commerciali di molti paesi. Esso si colloca tra i 5 prodotti agricoli economicamente più importanti del mondo ed è una risorsa economica essenziale per alcuni paesi in via di sviluppo. Nonostante il genere Coffea comprenda oltre 100 specie, solo due sono importanti dal punto di vista commerciale, vale a dire Coffea arabica (caffè Arabica) e Coffea canephora (caffè Robusta). Coffea arabica dà una bevanda di qualità nettamente superiore e contribuisce al 70% della produzione mondiale. La prima parte del mio progetto di ricerca è stata rivolta alla determinazione di metodi molecolari per la distinzione di queste due specie. In particolare, sono stati sviluppati due metodi: il primo è basato su un’EST (Expressed Sequence Tag) e prevede l’amplificazione di un locus di un gene che in C. arabica dà due bande (di 230 e 260 bp), mentre in C. canephora presenta una singola banda (260 bp). In questo caso, la differenza di dimensioni dei frammenti è dovuta ad un’inserzione di 30 bp. Il secondo metodo è invece basato su un locus presente nel genoma plastidiale, in cui è contenuta una sequenza ripetuta lunga 32 bp (minisatellite). Il monomero di questo minisatellite è ripetuto 2, 3 o 4 volte in diverse varietà di Coffea arabica dando amplificati rispettivamente di 137, 169 e 201 bp, mentre è presente sempre in singola copia in Coffea canephora, dando un amplificato di 105 bp. Questo metodo permette di affrontare il problema dell’adulterazione che in molti casi colpisce questo prodotto molto influente sul mercato mondiale. Dal punto di vista molecolare, praticamente, non esistono strumenti che considerano tali aspetti. Da C. arabica si ottiene una bevanda di qualità superiore e infatti i caffè ottenuti dalle sue varietà (caffè Arabica) vengono venduti ad un prezzo anche tre volte superiore a quelli ricavati da C. canephora (caffè Robusta). Da ciò si comprende il motivo per cui spesso vengono commesse delle vere e proprie frodi alimentari, dove il prodotto può essere venduto con un’etichettatura che non descrive correttamente l’identità del prodotto. La seconda parte di questa tesi ha invece lo scopo di analizzare diverse varietà di C. arabica utilizzando i microsatelliti come marcatori molecolari, isolati da una libreria di DNA genomico di C. arabica var Bourbon Tekisic. Al fine di trovare microsatelliti con polimorfismo di lunghezza, sono state analizzate: a) una famiglia derivante dall’incrocio di Sarchimor T5296t5 x Etiopica-6, con una discendenza di 17 individiu F1, uno dei quali, per autoincrocio, ha dato luogo a 41 piante di generazione F2; b) otto varietà commerciali di C. arabica scelte in modo da rappresentare tutte le diverse provenienze e pedigrees (Iapar 59, Catuai 199, Bourbon Tekisic, Sln.3, Yirga, Agaro 1, Agaro 2 e Agaro3). Nel mio lavoro ho considerato 41 coppie di primers che hanno dato luogo, in modo non equivocabile, a polimorfismi di lunghezza. Di questi microsatelliti, ne sono stati scelti dodici che hanno mostrato un più elevato grado di polimorfismo e sono stati impiegati per caratterizzare i campioni commerciali di Coffea arabica presenti nella nostra banca dati (29 varietà pure, 14 ibridi interspecifici e 96 piante etiopi), provenienti da America, Africa ed India, i paesi maggiori produttori di caffè. I 12 microsatelliti hanno permesso di individuare 111 alleli in totale, con un numero medio di of 9.3 alleli per locus e 61 alleli sono risultati privati, ossia esclusivi per una data provenienza. Nove microsatelliti hanno un valore PIC maggiore di 0.60, dato che indica la loro elevata informatività. L’albero fenetico disegnato raggruppa le piante in clusters che corrispondono per lo più alle loro origini geografiche e genealogiche. Questi microsatelliti sono in grado di differenziare quasi tutte le varietà commerciali analizzate ed i risultati provano, per la prima volta, l’esistenza di un’elevata variabilità genetica all’interno di campioni commerciali di C. arabica e la confermano soprattutto all’interno delle piante con provenienza etiope. La caratterizzazione delle varietà di arabica è importante per diversi motivi, da un lato perché ci permette di determinare le loro origini e la loro storia evolutiva, dall’altro contribuisce in modo significativo ai programmi di selezione assistita (SAM) e miglioramento genetico. Inoltre, consente di identificare in maniera indiscutibile varietà soggette a brevetto e, non da ultimo, di rilevare possibili frodi o sofistificazioni alimentari, soprattutto nel caso specifico di quelle varietà che vengono vendute come caffè gourmet o specialty coffees a prezzi elevatissimi (come accade per il Blue Mountain e il Kona). Questa tesi ha quindi lo scopo di proporre metodi di indagine che riguardano il caffè a tutti gli stadi di lavorazione, dalla pianta alla bevanda, al fine di introdurre quello che già da tempo viene fatto per altri alimenti e che assume sempre maggiore importanza, ossia dei possibili metodi e strumenti per una possibile certificazione del caffè (per provenienza, varietà, ecc). I metodi ed i risultati presentati in questa tesi sono oggetto di domanda di brevetto e sono quindi da ritenersi riservati.
XX Ciclo
1979

2012/2013
Coffee is a worldwide diffused beverage and it has a very high impact on the global economy. The success of coffee is due to the perfect combination between the overall involvement of our senses and the well-known stimulating effect. During the years, many studies focused on its volatile fraction, but our knowledge about the taste responsible compounds is still nowadays scarce. Among such compounds present in the coffee beans, chlorogenic acids (CGAs), that belong to the polyphenols family, acquire more and more importance, due to their key-role in determining the coffee flavor, particularly its bitterness, their beneficial health properties, and their possible use as marker to control the industrial process. The roasting of green coffee beans causes a partial loss of CGAs due to the formation of degradation products, such as the corresponding lactones, whose amount depends on the roasting degree; the identification and the quantification of acids and lactones in coffee could be therefore a useful parameter to evaluate the final quality of the beverage. This PhD project arises from the interest in searching new methodologies for the selective analysis of the lactone fraction, exploiting the recognition properties of biomolecules, proteins or peptides, or of designed sensing elements with high affinity for such lactonic compounds. The chosen molecules, not commercially available, were first synthesized and fully characterized, namely: 3,4-O-dicaffeoyl-1,5-gamma-quinide, 3-O-[3,4-(dimethoxy)cinnamoyl]-1,5-gamma-quinide, 3,4-O-bis[3,4-(dimethoxy)cinnamoyl]-1,5-gamma-quinide, and 1,3,4-O-tris[3,4-(dimethoxy)cinnamoyl]-1,5-gamma-quinide. A direct synthesis of the tri-substituted quinide was also tuned up, starting from D-(-)-quinic acid and 3,4-dimethoxycinnamoyl chloride. Considering the potential biological activities of polyphenols, the antiviral properties of these compounds against many viruses have been also evaluated. A possible approach to develop a selective biosensor is to use natural peptide scaffolds, with stable and highly organized conformations, and reduce its dimensions down to the limit of receptor stability, exploiting even the randomization of the aminoacid within the binding site to improve its ligand properties. In this perspective, the specific binding constants to Human Serum Albumin (HSA), more exactly to its Sudlow site I, of caffeic acid, ferulic acid, 3,4-dimethoxycinnamic acid, 5-O-caffeoyl quinic acid and of the four synthesized quinides were measured in physiological conditions by fluorescence spectroscopy, reaching promising KD values, in the micromolar range; moreover 3,4-O-dicaffeoyl-1,5-gamma-quinide gave a peculiar result, showing a very interesting double binding in the same active site of the protein. The two diester quinides were also used to test, always by means of fluorescence spectroscopy, the binding ability of a functional 100 aminoacids fragment that replicates the binding site I of the whole protein: this peptide, called HSA100, has been obtained by our research group; even some mutants of HSA100 have been prepared and four of them, randomly chosen, were used in the fluorescence assays. The obtained binding constants with HSA100 and its four mutants remain in the micromolar range, close to those measured with the whole protein, suggesting that proper mutations could lead to a selective biosensor with high affinity for the quinides. The Surface Plasmon Resonance (SPR) technique could offer a way for the fast screening of the binding properties. In the perspective of setting up a SPR method to quickly select the hits of the mutants libraries, a linker-equipped quinide was synthesized and immobilized on a gold chip, then the binding with HSA was tested in this way. Considering the well-known interaction between polyphenols compounds, such as chlorogenic acid, and caffeine in aqueous solution, NMR titrations were performed to study the behavior of caffeine with the synthesized quinides. This kind of binding may be exploited to develop a selective biosensor for quinides by introducing several molecules of caffeine or other xanthines on a suitable scaffold.
XXVI Ciclo
1986

2007/2008
Questo lavoro mirato allo studio dello sviluppo del seme di Coffea arabica, avvalendosi di differenti tecniche microscopiche, ha cercato di dare un contributo agli studi effettuati precedentemente da Houk (1938), Mendes (1941), Dedecca (1957), Wormer (1966), Dentan (1977, 1985) e De Castro (2002, 2005) che hanno apportato nozioni fondamentali a riguardo. Il campionamento del materiale è stato effettuato da settembre 2006 a giugno 2007 su piante appartenenti al cv. Mundo Novo, all’Instituto Agronômico di Campinas (IAC, SP, Brasil). Sono stati raccolti quindi circa 60 campioni per ciascun stadio di sviluppo a scadenza bisettimanale dal momento della fioritura fino a completa maturazione del frutto, per un totale di 34 settimane after anthesis (AA). I campioni sono stati quindi subito fissati e spediti in laboratorio a Trieste (Italia). Per prima cosa è stata effettuata l’analisi dimensionale delle drupe su un pool di campioni scelto casualmente tra quelli arrivati in laboratorio usando un calibro digitale lungo tre linee di misura: lunghezza, asse maggiore e asse minore in millimetri, sia per le drupe che per i semi. I campioni selezionati sono stati inclusi in resina Technovit 7100 (dall’inizio della fioritura fino alla 20a settimana AA) e tagliati con un microtomo rotativo (sezioni da 6 µm). I campioni dalla 22a settimana in poi sono stati tagliati invece con un criostato a bassa temperatura (da -15°C a -25°C; sezioni da 10-12 µm), a causa dell’aumento della durezza del materiale. Sulle sezioni preparate sono state usate tecniche standard di osservazione in microscopia (ottica, SEM e TEM) e colorazioni istochimiche (ad es. Toluidin blue-O, Periodic Acid Schiff, DAPI etc.) ed è stata effettuata una messa a punto di protocolli specifici secondo la tipologia di tessuto osservata. I risultati dell’analisi dimensionale hanno permesso di distinguere tre fasi di crescita dei frutti: 1. fase di quiescenza fino a 4 settimane dopo la fioritura (‘after anthesis’, AA); 2. fase centrale di sviluppo rapido (da 6 a 14 settimane AA); 3. fase di maturazione (da 16 settimane AA in poi). La seconda fase è strettamente correlata alle condizioni climatiche del periodo, in particolare all’aumento della frequenza delle piogge. Nella fase di crescita lenta l’ovario osservato in sezione longitudinale presenta la tipica struttura della drupa del caffè con due camere ovariche che ospitano un ovulo anatropo ciascuna. L’ovulo è composto da un funicolo, da un unico tegumento proveniente dal tessuto materno e da una zona di pochi micron occupata dal sacco embrionale non ancora sviluppato. E’ presente anche l’‘otturatore’ che, in Coffea, è di derivazione funicolare, formato da parenchima, conduce il tubetto pollinico al micropilo. Dopo circa un mese (4a -6a settimana) non si evidenzia ancora una crescita dimensionale del seme degna di nota. Durante la fase centrale di sviluppo rapido il mesocarpo si accresce fino ad uno spessore di 0,6 mm. A 8 settimane il seme ha 2 mm e il sacco embrionale fecondato ha iniziato il suo sviluppo con l’accrescimento dell’endosperma, inizialmente di tipo nucleare. A 10 settimane il seme ha 3 mm. Il sacco embrionale è più grande (0,2 mm) ed è formato da circa una ventina di cellule dell’endosperma. A 12 settimane il seme raggiunge i 10 mm. L’endosperma ha circa 1 mm. In questo stadio si nota un particolare strato tissutale che rappresenta la parte del perisperma che diventerà pellicola argentea. In seguito inizia ad intravedersi la pellicola argentea, con alcune cellule ancora vive e nucleate, e il pergamino si sta formando grazie a particolari modificazioni dell’endocarpo della drupa. Il seme ha quasi raggiunto la sua dimensione definitiva, alla 14a settimana. Nella fase di maturazione la crescita dimensionale non è più così degna di nota, mentre si osservano cambiamenti chimici e strutturali. La 16a settimana è caratterizzata dalla quasi completa formazione della pellicola argentea, anche all’interno del solco. Molte cellule dell’endosperma sono in attività mitotica continua. Il pergamino invece è completamente formato a 18 settimane, caratterizzato da fibre fusiformi a pareti spesse. Dalla 20a settimana in poi, il tessuto dell’endosperma ormai formato ha ancora le cellule a pareti sottili (3 µm). In questa fase delicata il materiale ha caratteristiche intermedie, né duro né molle; il contenuto vacuolare delle cellule endospermiche si arricchisce di corpi proteici e strutture zuccherine, evidenziate con diverse colorazioni. L’embrione è formato e anche le sue cellule sono ricche di corpi proteici, evidenziati soprattutto con la colorazione UV-Schiff e l’osservazione in fluorescenza. Le cellule dell’endosperma alla 26a settimana hanno un contenuto vacuolare ancora ricco di proteine e le pareti diventano più spesse (4-6 µm). Si osserva la formazione di alcune nodosità (Dentan, 1977) tipiche delle pareti cellulari dell’endosperma, soprattutto vicino alla cavità embrionale. Lo sviluppo del seme completo viene raggiunto alla 30a settimana, stadio in cui anche l’embrione sembra aver concluso la propria maturazione. Le pareti cellulari hanno raggiunto il loro spessore definitivo (da 6 a 10 µm). Infine, all’ultimo stadio (34 settimane AA), le cellule presentano un aspetto differente, risultano quasi più svuotate ed è difficile osservare i componenti cellulari con le colorazioni utilizzate fino ad ora. La maggior parte delle pareti presentano nodosità. Queste caratteristiche rappresentano uno stadio di sovra-maturazione della drupa. Oltre agli aspetti puramente morfo-anatomici, l’abilità di sezionare i tessuti seminali potrebbe essere di grande importanza per eventuali analisi biomolecolari di espressione genica, come già è stato in parte studiato recentemente (De Castro & Marraccini, 2006). Conoscere infatti gli stadi di sviluppo e i tessuti coinvolti in ciascuna fase, dà la possibilità di evitare errori grossolani di interpretazione dei risultati e di stabilire relazioni interessanti fra la parte genetica e le osservazioni in microscopia.
XXI Ciclo
1975

2006/2007
Questa tesi indaga, sotto il riferimento teorico della Value Chain Analysis e della Teoria delle Convenzioni, i dispositivi di qualificazione di prodotto e le corrispondenti forme di coordinamento che gli attori del contesto produttivo caffeicolo brasiliano e del Minas Gerais hanno, nel corso della storia, adottato come strategia di sopravvivenza prima e, in seguito, di crescita. In questa analisi, particolare rilevanza viene data allo spazio e al ruolo della referenza territoriale, quale dispositivo di qualificazione del prodotto caffè e strategia di sviluppo nella storia caffeicola brasiliana. Il fine ultimo è di analizzarne una sua specifica dimensione, quella del terroir, presentandone concetti, definizioni, e mettendo in luce, in via descrittiva, possibili approcci per la sua caratterizzazione pedologico - spaziale. Chiude un’indagine conoscitiva di caratterizzazione climatico – produttiva del terroir di una zona rinomata per la produzione caffeicola del Minas Gerais.
XIX Ciclo
1979