Descrizione del modulo "CRESCITA DI ORGANISMI FOTOSINTETICI, ANALISI ED ESTRAZIONE PIGMENTI CON PROPRIETA' ANTIOSSIDANTI. (AG.P05.014.002)"

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  • Descrizione del modulo "CRESCITA DI ORGANISMI FOTOSINTETICI, ANALISI ED ESTRAZIONE PIGMENTI CON PROPRIETA' ANTIOSSIDANTI. (AG.P05.014.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • I metaboliti secondari prodotti da organismi fotosintetici trovano numerose applicazioni in campo farmacologico,cosmetico ed alimentare. In particolare i carotenoidi secondari trovano largo impiego come antiossidanti, reagendo molto efficacemente con le specie di ossigeno altamente reattive e tossiche, contrastando l'effetto dei radicali liberi, ed essendo efficaci come agenti anti-invecchiamento ed antitumorali. È nota l'implicazione di carotenoidi luteina e zeaxantina nelle patologie della funzione visiva, e del ß-carotene nella protezione della pelle durante l'esposizione al sole nel il trattamento delle malattie cutanee. I polifenoli sono coinvolti nella prevenzione e nella cura di numerose patologie, antitumorali ed anti HIV, colesterolo LDL, arteriosclerosi, infiammazioni, neoplasie e molte altre malattie Le biomasse algali arricchite in acidi grassi possono essere utilizzate in campo alimentare, nel settore mangimistico, e per la dieta umana. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Numerosi studi della fisiologia e biotecnologia di organismi fotosintetici, hanno mostrato che opportune condizioni di stress stimolano una maggiore sintesi di pigmenti fotosintetici. Tra questi i carotenoidi secondari possono essere considerati una sorgente naturale di agenti antiossidanti che trovano impiego in campo farmacologico, industriale e medico. Negli ultimi anni sulla bibliografia internazionale sono comparsi in numero sempre maggiore studi sulle proprietà e sugli effetti dei composti polifenolici provenienti dalle acque di vegetazione olearie (idrossitirosolo ed oleuropeina ), sono coinvolti nella prevenzione e nella cura di numerose patologie. Di grande attualità risulta essere inoltre la produzione di nuovi cibi ad elevato valore nutrizionale/nutraceutico ed a costi competitivi con le fonti alimentari convenzionali. Studi promettenti in tal senso sono stati condotti sulla possibilità di produrre nuovi cibi a base di microalghe, molte delle quali trovano già largo impiego come integratori alimentari. (literal)
Competenze
  • Esperienza nella crescita di microrganismi fotosintetici(microalghe e cianobatteri); studio della fisiologia della crescita in condizioni di stress, misure dell'attività fotosintetica (evoluzione di ossigeno) e misure di fluorescenza della clorofilla. La misura delle variazioni dell'emissione di fluorescenza da parte delle molecole di clorofilla permette di valutare l'effetto di stress sull'apparato fotosintetico e quindi sui fattori che stimolano la sintesi di carotenoidi; biotecnologia finalizzata all'induzione della sintesi di carotenoidi ad elevata proprietà antiossidante e della sintesi di acidi grassi, in microrganismi fotosintetici; estrazione di pigmenti da cellule microalgali e cianobatteriche; analisi della composizione in pigmenti (HPLC); analisi della composizione in acidi grassi (gas cromatografo). Per la produzione di biomassa algale ad alto valore aggiunto ci si avvale dell'utilizzo di fotobioreattori chiusi, nei quali è possibile la coltivazione in condizioni controllate di pH, temperatura,CO2. Separatore centrifugo a camere della capacità non inferiore ad 1 kg che permetta la raccolta della biomassa prodotta in forma concentrata. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • I microrganismi fotosintetici sono noti per la produzione di metaboliti secondari, utilizzabili in campo alimentare medico come antitumorali, antivirus, antifungini, antinfiammatori, antiossidanti. Tra questi i carotenoidi secondari, importanti come antiossidanti, possono essere prodotti in modo naturale da microalghe in condizioni di stress. I polifenoli, servono alla pianta per proteggersi da attacchi di patogeni e danni meteorologici. Questi composti, con la spremitura delle olive e la produzione dell'olio di oliva, passano in buona parte nelle acque di lavaggio (AVO) degli impianti e della pasta di olive, dove sono fino a 300 volte più concentrati che nell'olio. Recuperare i polifenoli dalle AVO permetterà la di ottenere prodotti innovativi importanti per la salute umana. La produzione di biomassa in condizioni controllate a costi relativamente competitivi permetterà di valutare la performance dal punto di vista quantitativo e qualitativo delle biomasse microalgali. (literal)
Obiettivi
  • L'ottimizzazione della produzione di sostanze di origine vegetale, da impiegare in particolare come antiossidanti e come fonte di acidi grassi, consentirà l'impiego di tali sostanze in campo agroalimentare, dando un contributo positivo nel contrastare gli effetti dell'invecchiamento, ed esplicando un ruolo protettivo, sempre come antiossidanti, agendo anche come antitumorali. In particolare la selezione di ceppi microalgali capaci di sintetizzare notevoli quantità di sostanze ad alto valore aggiunto e l'ottimizzazione delle condizioni colturali, permetterà di ottenere delle biomasse arricchite di carotenoidi antiossidanti ed acidi grassi a lunga catena,utilizzare in campo alimentare per l'uomo e per gli animali (mangimistico in acquicoltura) e farmacologico (literal)
Stato dell'arte
  • La produzione di metaboliti secondari e di sostanze antiossidanti da parte di organismi fotosintetici costituisce un'importante fonte di prodotti naturali da impiegare nei settori farmacologico. Microalghe e cianobatteri sono capaci di produrre, in condizioni di stress, notevoli quantità di sostanze ad elevato valore aggiunto (carotenoidi antiossidanti, acidi grassi polinsaturi) e per questo lo studio della fisiologia della crescita di questi microrganismi suscita particolare interesse. Prodotti quali proteine, acidi grassi polinsaturi e sostanze antiossidanti (carotenoidi) sono affermati a livello di mercato. Di particolare interesse risultano essere i carotenoidi (ß-carotene, astaxantina, zexantina, luteina, mixoxantofille) con una elevata capacità antiossidante. Nelle colture vegetali le sostanze fenoliche ed i flavonoidi agiscono contrastando gli effetti dei danni prodotti dall'eccesso di luce, dagli attacchi di microrganismi patogeni e proteggono il metabolismo cellulare delle piante dal danno ossidativi. É evidente che l'impiego di polifenoli di origine vegetale da somministrare con la dieta è un aiuto notevole per la cura e la prevenzione di un largo spettro di malattie. (literal)
Tecniche di indagine
  • Tecniche di indagine, metodologie Misure della crescita di microrganismi fotosintetici attraverso misure della concentrazione di clorofilla, con analisi spettrofotometriche di estratti microalgali in acetonee cianobatterici in metanolo. Misure spettrofotometriche per l'analisi di proteine e carboidrati su campioni colturali. Misure in vivo di fluorescenza della clorofilla (fluorimetro PAM, H-PEA). Misura dell'attività fotosintetica e della respirazione, come evoluzione e consumo di ossigeno. Analisi cromatografia tramite HPLC della composizione in carotenoidi, su estratti colturali in acetone. Analisi elementare delle biomasse CHNO, per determinare il contenuto in carbonio, idrogeno, azoto ed ossigeno delle biomasse microalgali. (literal)
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