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.)
2
VALORIZZARE
CON LE IMMAGINI
3
ELABORAZIONE IMMAGINI MRI DI CASTAGNA
4
MRI : TARTUFO
Descrive la struttura interna e quindi lo stadio di maturazione, la
percentuale di acqua e di lipidi del tartufo esaminato
5
MRI
Elaborazione 3D di camera aerifera
6
MRI
Pero Misso (Lessinia)
Punteggiature
scure della polpa
riconducibili a
raccolte di
prodotti di
fermentazione
(da confermare)
VALORIZZARE
CON IMMAGINI
E
DATI ANALITICI
8
MRI: ANALISI
SPETTRALE
FOCALIZZATA DI
TARTUFO
Parte sinistra
Parte centrale
Parte destra
9
MRI: TARTUFO
Risultati dell’analisi localizzata
10
VALORIZZARE
CON IMMAGINI
DENTRO L’ORGANISMO
11
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
CONFOCAL SCANNING MICROSCOPY
IMMONOCYTOCHEMISTRY
AND IN SITU
HYBRIDIZATION
RAT, TRACHEA IMMUNOSTAINED
WITH GUSTDUCIN
LA RICERCA SCIENTIFICA
E
L’APPLICAZIONE IN FILIERA
14
Identificazione geografica con spettri NMR
Mannina & C Università degli Studi del Molise
15
METODI DI IDENTIFICAZIONE D’ORIGINE
NMR (risonanza magnetica nucleare):
Tracciati di vini della Valtellina e toscani
Sovrapposizione spettro intero
Montepulciano 2005
Orcia 2005
Sassella 2004 az B
Esempi di assegnazioni
Sassella 2005 az B
Grumello 2005 az A
acido gallico
Sassella 2005 az A
tirosina
figura 5
2-fenil-etanolo
Confronto di spettri interi di vini
acido formico
polifenoli
Assegnazioni di composti chimici
figura 6
16
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
17
METODI DI IDENTIFICAZIONE D’ORIGINE
NMR
Vini della Valtellina e toscani
DENDROGRAMMA
S A 05
S A 05
S A 05
G A 05
G A 05
G A 05
S B 05
figura 3
S B 05
S B 05
S B 04
N M 05
O 05
COMPARAZIONE POLIFENOLI
NMR
Vini della Valtellina e toscani
2500
2000
sasa05
grua05
1500
sasb05
sasb04
1000
orcia
mont
500
0
Media di polifenoli
Media di cianidina
Media di ac caffeico
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
2.9
2.8
2.7
2.6
2.5
2.4
2.3
2.2
2.1
ppm
20
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
Lotto 68b
Lotto 70
Mutti polpa
CASAR POLPA
Lotto 70b
21
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’
24
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
6.45
6.40
6.35
6.30
6.25
6.20
6.15
6.10
6.05
ppm
METODI DI VALUTAZIONE SHELF-LIFE
NMR
CAFFE’ TOSTATO – PC1 vs. PC2
Tempo = 0
Tempo = 1
Tempo = 2
Tempo = 3
METODI DI VALUTAZIONE SHELF-LIFE
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
28
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).
33
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).
34
Caratterizzazione Olio extravergine di Arezzo 2009
Analisi qualitative convenzionali
TOCOFEROLI (mg/Kg)
a-Tocoferolo
g-Tocoferolo
Tocoferoli tot
mg/Kg
mg/Kg
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
13
189
PA 7
221
4
225
PA 8
226
7
233
PA 9
258
11
269
PA 10
309
6
314
PA 11
208
1
209
PA 12
243
5
247
PA 13
213
13
226
PA 14
157
4
162
PA 15
168
1
168
PA 16
200
1
201
PA 17
223
12
235
PA 18
211
12
224
PA 19
238
9
247
PA 20
222
4
226
I contenuti di tocoferoli
sono tipici di oli extra
vergini di oliva di ottima
qualità.
35
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)
36
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)
37
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
38
INDAGINI SPECIFICHE
39
MRI prosciutto: vena con difetto
OPTOCAL IMAGING prosciutto: vena con difetto
ISTOLOGIA prosciutto: zona con difetto
NMR prosciutto: zona con difetto
Nuovo picco
Nuovo picco
(8.56 ppm)
(7.29 ppm)
Zona con difetto
Nuovo picco
Zona normale
Microscopia elettronica a scansione e microanalisi
Prosciutto: zona con difetto
FOOD DISCOVERY
45
METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA
MRI
Comparazione immagini trote
Trota 1 giorno dall’arrivo
Trota 1mese dall’arrivo
Trota 1 anno dall’arrivo
46
METODI DI VALUTAZIONE QUALITATIVA
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
54
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
57
IMAGING SPETTROSCOPICO: PUFA
WAT
IBAT
a.u.
WAT
IBAT
A
G
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
2.7
8
A
7
FE
G
5
.
5
5 4
.
5
4 3
.
5
3 2
.
5
D
2 1
.
5
1 0
C .
B 5
Area G (a. u.)
6
5
IBAT
4
Axillary WAT
3
Regr. Lin. IBAT
2
Regr. Lin. WAT
1
0
0
E
G F D
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14
Area A (a. u.)
5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5
Magn Reson Med. 2001 46:879.
Biologia molecolare (CD36)
Espressione dei geni:
trasportatori di grassi
controllo
d
u
o
d
e
n
o
f
e
g
a
t
o
cocco
d
u
o
d
e
n
o
commerciale
f
e
g
a
t
o
d
u
o
d
e
n
o
f
e
g
a
t
o
arezzo
d
u
o
d
e
n
o
f
e
g
a
t
o
59
Ricerca dell’impatto di oli extravergini d’oliva sui
metaboliti serici di animali da laboratorio
Esempio di tracciato NMR del siero di ratto
60
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”
61
LA BILANCIA DEL BENESSERE
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
62
GRAZIE DELL’ATTENZIONE
63