Convegno: Metodi e tecniche di valutazione dell’origine delle produzioni alimentari MILANO 25/06/2010 IMPIEGO DI TECNICHE ANALITICHE DI RISONANZA MAGNETICA NELLA TRACCIABILITA’ E VALORIZZAZIONE DI DIVERSI PRODOTTI ALIMENTARI 1

FOOD DISCOVERY Strumenti di indagine MRI risonanza magnetica per immagini Fluorescenza e bioluminescenza Microscopia ottica, immunocitochimica, microscopia confocale laser Microscopia elettronica a scansione, micro analisi Microscopia elettronica a trasmissione NMR risonanza magnetica nucleare Biologia molecolare (RT-PCR, microarray, superarray, ecc.)

VALORIZZARE CON LE IMMAGINI

ELABORAZIONE IMMAGINI MRI DI CASTAGNA

MRI : TARTUFO Descrive la struttura interna e quindi lo stadio di maturazione, la percentuale di acqua e di lipidi del tartufo esaminato

Elaborazione 3D di camera aerifera MRI Elaborazione 3D di camera aerifera

MRI Pero Misso (Lessinia) Punteggiature scure della polpa riconducibili a raccolte di prodotti di fermentazione (da confermare)

VALORIZZARE CON IMMAGINI E DATI ANALITICI

MRI: ANALISI SPETTRALE FOCALIZZATA DI TARTUFO Parte sinistra Parte centrale Parte destra

Risultati dell’analisi localizzata MRI: TARTUFO Risultati dell’analisi localizzata

VALORIZZARE CON IMMAGINI DENTRO L’ORGANISMO

CONFOCAL SCANNING MICROSCOPY Immagine al confocale. La tubulina di alcune cellule di endotelio colorata in verde da anticorpi coniugati alla fluoresceina, la actina colorata da Texas red coniugato alla falloidina in rosso, ed il dna colorato in azzurro dal DAPI

AND IN SITU HYBRIDIZATION RAT, TRACHEA IMMUNOSTAINED CONFOCAL SCANNING MICROSCOPY IMMONOCYTOCHEMISTRY AND IN SITU HYBRIDIZATION RAT, TRACHEA IMMUNOSTAINED WITH GUSTDUCIN

LA RICERCA SCIENTIFICA L’APPLICAZIONE IN FILIERA

Identificazione geografica con spettri NMR Mannina & C Università degli Studi del Molise

METODI DI IDENTIFICAZIONE D’ORIGINE NMR (risonanza magnetica nucleare): Tracciati di vini della Valtellina e toscani Confronto di spettri interi di vini Assegnazioni di composti chimici

METODI DI IDENTIFICAZIONE D’ORIGINE NMR Vini della Valtellina e toscani Vini della Valtellina In rosa 2 delle 6 aree che permettono la differenziazione dei vini analizzati (Valtellina, Orcia, Montepulciano) Montepulciano Orcia Distribuzione dei vini con l’analisi dei componenti principali

METODI DI IDENTIFICAZIONE D’ORIGINE Vini della Valtellina e toscani NMR Vini della Valtellina e toscani

COMPARAZIONE POLIFENOLI Vini della Valtellina e toscani NMR Vini della Valtellina e toscani

METODI DI IDENTIFICAZIONE D’ORIGINE NMR CONSERVE DI POMODORO Esselunga polpa Le aree rosa evidenziano 4 delle 9 zone dei tracciati che permettono di differenziare e identificare i pomodori analizzati Cirio S.Marzano Cirio polpa Mutti polpa CASAR POLPA

METODI DI IDENTIFICAZIONE D’ORIGINE NMR TIPIZZAZIONE CONSERVA DI POMODORO CASAR Esselunga polpa Cirio S. Marzano Cirio polpa Mutti polpa Lotto 69 Cirio polpa Lotto 69b Lotto 68 Mutti polpa Lotto 68b CASAR POLPA Lotto 70 Lotto 70b

METODI DI IDENTIFICAZIONE D’ORIGINE NMR LATTE LETTONE E ITALIANO PCA SPETTRI Latte giorni 1 e 3 Latte Italia Latte Lettonia La discriminazione tra gruppi avviene sulle Componenti Principali 1 (asse azzurro) e 2 (asse giallo): la provenienza del latte è ben individuabile

METODI DI IDENTIFICAZIONE D’ORIGINE NMR PARMIGIANO DA LATTE DI FRISONA E BRUNA ITALIANA SPETTRI Da 8 a 6.6 ppm PH-ALANINA I 2 campioni differiscono per il contenuto di Tirosina, e di un amminoacido ed un antiossidante (?), non ancora assegnati 1 AMMINOACIDO ED 1 ANTIOSSIDANTE (?) TIROSINA

NMR E QUALITA’

METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA NMR CAFFE’ TOSTATO [Acrilammide] vs. T di tostatura 100% Arabica 100% Robusta (Vietnam ) 30% Robusta – 70 % Arabica 10% Robusta – 90% Arabica acrilammide

METODI DI VALUTAZIONE SHELF-LIFE NMR CAFFE’ TOSTATO – PC1 vs. PC2 Tempo = 0 Tempo = 1 Tempo = 2 Tempo = 3

METODI DI VALUTAZIONE SHELF-LIFE CAFFE’ TOSTATO – PC1 vs. PC2 loadings NMR CAFFE’ TOSTATO – PC1 vs. PC2 loadings 1.34 – 1.42 ppm 0.00 – 0.06 ppm 1.18 – 1.26 ppm

NMR VS HPLC

METODI DI IDENTIFICAZIONE D’ORIGINE NMR VINI TRAMINER, CHARDONNAIS, SAUVIGNON 29

METODI DI IDENTIFICAZIONE D’ORIGINE NMR VINI TRAMINER, CHARDONNAIS, SAUVIGNON (zona spettrale) 30

ANALITI HPLC: MARKER VINI TRAMINER, CHARDONNAIS, SAUVIGNON 31

ANALITI NMR: MARKER VINI TRAMINER, CHARDONNAIS, SAUVIGNON 32

Caratterizzazione Olio extravergine di Arezzo 2009 Analisi qualitative convenzionali I valori sono tipici di oli extra vergini di oliva di ottima qualità. L'analisi sensoriale è tipica di oli con fruttato verde medio, amaro medio e piccante medio. Solo per il campione corrispondente al n. 14 sono stati percepiti difetti con intensità vicina al valore di soglia (difetto di verme, riscaldo e avvinato).

Caratterizzazione Olio extravergine di Arezzo 2009 Analisi qualitative convenzionali Il profilo relativo alle sostanze volatili è quello tipico di oli extra vergini di oliva di ottima qualità. Il trans-2- esenale, che rappresenta un buon indice di qualità con il suo caratteristico aroma di erba tagliata di fresco, è il componente più abbondante. I contenuti di 1-penten-3-one e di 1-penten-3-olo, sostanze molto ben correlate con l'intensità del fruttato, sono anch'essi elevati a confermare l'ottima qualità degli oli sottoposti ad analisi. Le sostanze volatili associate ai cinque difetti prevalenti di: riscaldo, morchia, rancido, muffa e avvinato sono assenti o presenti in tracce ad eccezione del campione n. 14 che, analogamente a quanto riscontrato con la valutazione organolettica, contiene quantità discrete di etile acetato (avvinato) e di alcole isoamilico (riscaldo).

Caratterizzazione Olio extravergine di Arezzo 2009 Analisi qualitative convenzionali TOCOFEROLI (mg/Kg)   a-Tocoferolo g-Tocoferolo Tocoferoli tot mg/Kg PA 1 241 1 242 PA 2 265 13 278 PA 3 189 8 197 PA 4 194 11 204 PA 5 165 12 177 PA 6 175 PA 7 221 4 225 PA 8 226 7 233 PA 9 258 269 PA 10 309 6 314 PA 11 208 209 PA 12 243 5 247 PA 13 213 PA 14 157 162 PA 15 168 PA 16 200 201 PA 17 223 235 PA 18 211 224 PA 19 238 9 PA 20 222 I contenuti di tocoferoli sono tipici di oli extra vergini di oliva di ottima qualità.

Caratterizzazione Olio extravergine di Arezzo 2009 Analisi qualitative convenzionali I contenuti di sostanze fenoliche sono tipici di oli extra vergini di oliva di ottima qualità ad eccezione del campione n. 14 Si conferma la correlazione tra le sostanze derivate dall'aglicone dell'oleuropeina e l'intensità dell'amaro percepita dagli assaggiatori (correlazione 0,86), nonché la correlazione tra l'aglicone del glistroside e l'intensità dell'attributo "piccante" riscontrato dagli assaggiatori (correlazione 0,80)

Caratterizzazione Olio extravergine di Arezzo 2009 Analisi qualitative convenzionali I contenuti percentuali di acidi grassi sono tipici degli oli extra vergini di oliva Per tutti i campioni considerati, a riscontro dell'ottima qualità degli stessi, il contenuto percentuale di acido oleico è elevato. Tale considerazione è corroborata dall'alto valore del rapporto Oleico/Linoleico (superiore a 7)

Caratterizzazione Olio extravergine di Arezzo 2009 NMR I dati ottenuti saranno sottoposti ad analisi statistica. Alcune differenze sono comunque evidenti: tracciato in verde è il campione n° 14

INDAGINI SPECIFICHE

MRI prosciutto: vena con difetto

OPTOCAL IMAGING prosciutto: vena con difetto

ISTOLOGIA prosciutto: zona con difetto

NMR prosciutto: zona con difetto Nuovo picco (8.56 ppm) Nuovo picco (7.29 ppm) Zona con difetto Nuovo picco Zona normale

Microscopia elettronica a scansione e microanalisi Prosciutto: zona con difetto

FOOD DISCOVERY

METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA Comparazione immagini trote MRI Comparazione immagini trote Trota 1 giorno dall’arrivo Trota 1mese dall’arrivo Trota 1 anno dall’arrivo

METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA Comparazione immagini storioni MRI Comparazione immagini storioni Ibrido all’arrivo Ibrido 4 mesi dall’arrivo Ibrido 11 mesi dall’arrivo

METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA MRI Spettroscopia localizzata di muscolo di trota Uno dei 20 spettri localizzati per individuare il rapporto tra grasso intramuscolare ed extramuscolare

METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA MRI Spettroscopia localizzata di muscolo di trota: schema riassuntivo

METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA NMR Storioni: spettri di estratti acquosi Legenda: nero, ibrido 4 mesi; rosso, ibrido commerciale; verde, siberiano 11 mesi; viola, siberiano 4 mesi

METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA NMR Storioni: comparazione di alcuni metaboliti I dati cerchiati in rosso sono statisticamente significativi al t-test

METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA NMR Storioni: rapporto tra gli integrali di acidi grassi e lo standard TMS

METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA Microscopia elettronica a scansione Trota 1 mese dall’arrivo: tessuto muscolare

METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA Microscopia elettronica a scansione Trota 1 giorno dall’arrivo: tessuto muscolare

METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA Microscopia ottica Trota 1 mese dall’arrivo: tessuto muscolare Tessuto muscolare senza grasso inframuscolare, con artefatto in misura inferiore per maggiore compattezza del tessuto

METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA Microscopia ottica Trota 1 giorno dall’arrivo: tessuto muscolare Cerchiato in rosso: tessuto adiposo inframuscolare

Ricerca dell’impatto di oli extravergini d’oliva sui metaboliti serici di animali da laboratorio Disegno sperimentale: 60 ratti adulti con un regime calorico alimentare superiore del 20% rispetto ai fabbisogni diete: controllo, olio di cocco (aterogenetico), 4 oli extravergini d’oliva di provenienza italiana (Garda, Grosseto, Arezzo + denominati “territoriali”, olio extravergine d’oliva di origine italiana con prezzo di vendita al dettagli euro 2,5 in bottiglia da 1 litro – denominato “commerciale”) - analisi NMR (risonanza magnetica nucleare) del siero dopo 60 giorni di somministrazione

IMAGING SPETTROSCOPICO: PUFA 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 a.u. G A WAT IBAT 1 2 3 4 5 A D E F G 5.5 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 C B Magn Reson Med. 2001 46:879.

Biologia molecolare (CD36) Espressione dei geni: trasportatori di grassi controllo cocco commerciale arezzo duodeno duodeno duodeno duodeno fegato fegato fegato fegato 59

Esempio di tracciato NMR del siero di ratto Ricerca dell’impatto di oli extravergini d’oliva sui metaboliti serici di animali da laboratorio Esempio di tracciato NMR del siero di ratto

Ricerca dell’impatto di oli extravergini d’oliva sui metaboliti serici di animali da laboratorio Analisi statistica: risultati dei trattamenti olio di cocco, commerciale e territoriale Commento: l’olio di cocco e l’olio extravergine commerciale” inducono profili metabolici simili e differenti dagli oli extravergini d’oliva “territoriali”

LA BILANCIA DEL BENESSERE ATTIVATORI DI MALATTIE SALUTE ATTIVATORI DI MALATTIE (esogeni ed endogeni) INIBITORI DI MALATTIE (esogeni ed endogeni) Iniziando nell'utero e continuando durante tutta la vita, i fattori ambientali sono decisivi per lo stato di salute decenni più tardi

GRAZIE DELL’ATTENZIONE