Laboratorio di Botanica e Fitotecnologie, Dipartimento di Biologia Possiamo usare le piante come biofabbrica di composti utili?  Cinzia Forni     Laboratorio di Botanica e Fitotecnologie, Dipartimento di Biologia forni@uniroma2.it

“Cibo” Quali materiali forniscono le piante ? 2 L’uomo dipende quasi completamente dalle piante per la sua alimentazione, in quanto i vegetali o loro derivati sono tra le fonti principali di cibo 2

Fibre Materiale per costruzioni Materiale per l’energia 3

Medicinali 4

Cellula vegetale come biofabbrica? 6

Le piante sono composte da una enorme quantità di molecole diverse. Ciascun costituente può essere estratto e funzionalizzato allo scopo di produrre: frazioni alimentari e non Prodotti intermedi agro-industriali

95% delle piante Carboidrati Lignina Proteine Grassi

5% delle piante Vitamine Coloranti Altre piccole molecole importanti per le bioraffinerie

Pigmenti delle piante: Flavonoidi

I composti che possono essere prodotti più efficientemente Buoni “bersagli” per la produzione di composti nuovi nelle piante sono: I composti che possono essere prodotti più efficientemente hanno proprietà migliori hanno la necessità di tanto materiale a basso costo Biotecnologie bianche Biotecnologie rosse

Energia - biocarburanti 4 categorie la più importante Energia - biocarburanti

Materie prime per l’industria Materie prime per l’industria alimentare

Alcuni polimeri tipicamente vegetali sono importanti materie prime dell’industria alimentare. amido e proteine un altro importante componente della parete cellulare, le pectine.

Hanno importanti ruoli fisiologici e nel determinare aspetto e consistenza dei cibi. Come molecole, manifestano viscosità, capacità di formare gel e di legare ioni.

Per estrarre le pectine, si fa largo uso industriale dei residui della spremitura di mele ed agrumi, della polpa della barbabietola da zucchero, della testa del girasole, fibre della patata, pelle di cipolla, caffè, cacao. Non interessa solo la qualità e la natura della materia prima ma anche la comodità ed accessibilità dei luoghi di produzione. L’aggiunta di pectine industriali come ingrediente in molti cibi non cambia necessariamente le caratteristiche sensorie dei cibi ma può apportare i benefici nutrizionali propri delle fibre solubili.

Colture in vitro di piante 17

18 Colture in vitro

Additivi alimentari Aromatizzanti Fragranze, Coloranti, Farmaceutici Le colture in vitro possono rappresentare una fonte di metaboliti secondari che possono venire utilizzati come: Additivi alimentari Aromatizzanti Fragranze, Coloranti, Farmaceutici 19

Selezione di linee cellulari altamente produttive Pianta HPLC screening Coltura in vitro Selezione di linee cellulari altamente produttive Bioreattore

Molti semi possono essere sterilizzati senza grossi problemi E’ crescente l’interesse nell’utilizzo delle piante come sistemi di espressione per la produzione di "proteine ricombinanti" Diverse proteine d’interesse farmaceutico si basano su queste procedure, es. anticorpi, vaccini, prodotti del sangue, ormoni e regolatori di crescita Molti semi possono essere sterilizzati senza grossi problemi I semi contengono meno del 10% di acqua Contenuto in proteine 10-40 % del peso 21