L’ocratossina e le ammine biogene sono due metaboliti biologici che possono essere ritrovati nei vini. Il primo di questi contaminanti è stato studiato recentemente per la sua elevata tossicità sebbene non sia rintracciabile frequentemente nei vini. Le ammine biogene sono presenti in ogni tipo di vino in differenti concentrazioni, oltretutto, alcune di loro, ad alte concentrazioni, possono causare reazioni allergiche. Gli obiettivi di questo PhD riguardano tre differenti aspetti. Indagare metodi biologici di per la decontaminazione di ocratossina A durante la vinificazione; in particolare lo studio si è focalizzato sull’uso di un ceppo Lactobacillus plantarum utilizzato come starter malolattico. Valutare la presenza di Lactobacillus spp., isolati da mosto e vino, in grado di produrre ammine biogene, usando tecniche molecolari come la reazione a catena della polimerasi (PCR) per rilevare i geni codificanti gli enzimi responsabili della sintesi di questi composti. Testare la capacità di un L. plantarum di effettuare la malolattica effettuando l’inoculo in differenti fasi della vinificazione e valutare il trend delle ammine biogene già presenti nel mosto. / Two of the major biological metabolites present in wine are the ochratoxin and the biogenic amines. The first of these contaminants was studied in recent decades because of its toxicity in humans, although its presence is not frequent in wines. The biogenic amines are present in every types of wine in different concentration, and some of them, in high concentrations, can cause allergenic reactions in humans. The objectives of this PhD regard three different aspects. Investigate the biological methods to reduce ochratoxin A in wine during winemaking; in particular the study is focused to use a Lactobacillus plantarum strain as malolactic starter. Investigate the presence of Lactobacillus spp., isolated from must and wine, able to produce the amines, using molecular techniques as polymerase chain reaction (PCR) to detect the genes that encode for the enzymes responsible of the synthesis of these compounds. Test the ability of a L. plantarum to perform MLF in relationship with inoculation time and assess the trend of biogenic amines already present in must.

L'obiettivo principale di questo progetto è quello di trovare diverse soluzioni per migliorare le caratteristiche tecnologiche, sensoriali, di sostenibilità e nutrizionali dei prodotti da forno. Come campione sono stati scelti i biscotti perché ampiamente consumati e rappresentano una buona fonte energetica, nonostante l'elevato contenuto di zuccheri e grassi. Sono state studiate diverse strategie. 1. Produzione di una farina funzionale grazie al condizionamento enzimatico del grano per ottenere una farina intera con una migliore qualità tecnologica e un migliore profilo nutrizionale. 3. Sostituzione dell'olio di palma con un ingrediente grasso più sostenibile e più sano, come l'olio extravergine di oliva, l'olio di vinaccioli, rispetto all'olio di girasole, ampiamente utilizzato. 3. Arricchimento con diversi ingredienti funzionali: a. proteine del siero di latte: l'idrolisi enzimatica è stata studiata come strategia per ottenere ingredienti proteici adatti a produrre biscotti; b. fibre: diverse fibre, principalmente derivate da sottoprodotti, sono state testate per valutare il loro potenziale ruolo come ingredienti funzionali per migliorare la consistenza e la stabilità ossidativa dei biscotti; c. estratto di buccia d'uva di scarto: la tecnologia di stampa 3D è stata utilizzata per ridurre l'effetto termico del processo di cottura sull'attività antiossidante di un estratto incapsulato aggiunto ai biscotti. / The main objective of this Ph.D. project was to find different solutions to improve the technological, sensorial, sustainability and nutritional characteristics of bakery products. Biscuits were used because of their characteristics: they are widely consumed and they are a good energy source, despite the high content in sugars and fats. Different strategies were investigated. 1. Production of a functional flour thanks to enzymatic conditioning of the wheat to obtain a whole flour with both better technological quality and improved nutritional profile for dietetic fibre composition and antioxidant compounds. 2. Substitution of palm oil with a more sustainable and healthier fat ingredient, such as extra virgin oil, grape seeds oil, in comparison with the widely used, sunflower oil. 3. Enrichment with different functional ingredients: a. whey proteins: enzymatic hydrolysis was investigated as a strategy to get protein ingredients suitable to produce acceptable high proteins biscuits; b. fibers: different fibres, mainly derived from by-products, were tested to evaluate their potential role as functional ingredients to improve texture and oxidative stability of biscuits; c. waste grape skins extract: 3D-printing technology was used to minimize the degradation effect of the baking process on antioxidant activity of an encapsulated grape-skin extract added to biscuits.

La Valle d'Aosta, pur non avendo grandi superfici destinate alla viticoltura, è caratterizzata dalla presenza di un ricco patrimonio ampelografico di cui fanno parte dodici varietà autoctone a bacca rossa: Bonda, Cornalin, Crovassa, Fumin, Mayolet, Ner d'Ala, Petit rouge, Premetta, Roussin, Roussin de Morgex, Vien de Nus e Vuillermin. Malgrado i numerosi vitigni menzionati, nella produzione dei vini a D.O.C troviamo in prevalenza il Petit rouge e poche altre varietà che, nell'insieme, rappresentano circa il 34% della produzione totale. Al fine di implementare la presenza di prodotti tipici che esprimano i caratteri distintivi della zona di provenienza sono state approfondite le conoscenze dei vitigni autoctoni per evidenziarne le attitudini e le potenzialità per la produzione di vini rossi di qualità. Allo stesso scopo sono stati valutati gli effetti dell'applicazione di alcune tecniche di vinificazione alternative sull'espressione dei caratteri qualitativi del Petit rouge, le cui uve sono da tempo vinificate in purezza o in assemblaggi nella produzione di vini a D.O.C. / Aosta Valley has a little viticulture surface and it is characterised by a rich ampelographic collection including the following twelve red grape autochthonous varieties: Bonda, Cornalin, Crovassa, Fumin, Mayolet, Ner d'Ala, Petit rouge, Premetta, Roussin, Roussin de Morgex, Vien de Nus e Vuillermin. Only the 34% of the D.O.C. wine production is represented by some of the above mentioned cultivars, in particular the Petit Rouge, despite of the huge number of cultivars. The Petit rouge is used in purity or in miscellaneous in the D.O.C. wine production. In order to implement the presence of typical products, this study was carried out to evaluate the aptitude of Aosta Valley ancient grapes to produce quality red wines. Moreover to improve quality of the most diffused Aosta Valley red wine the effects of some alternative winemaking were evaluated on the Petit rouge characters.

La presente tesi di dottorato ha trattato due diversi aspetti specifici ricollegabili all’ambiente della foresta di querce da sughero ed alla specie arborea Quercus suber L. La prima parte ha riguardato la valutazione pedologica della Sughereta Sperimentale di “Cusseddu – Miali – Parapinta”, situata a Tempio Pausania (OT) in Sardegna, che ha rappresentato il primo esempio di sughereta munita di Certificazione Forestale FSC, a livello mondiale, ed è stata effettuata nell’ambito del Progetto NATO Scienza per la Pace (ESP.MD.SFP 981674)0073. Tale progetto ha coinvolto un consorzio interdisciplinare, composto da gruppi di ricerca provenienti da tre paesi NATO (Portogallo, Inghilterra e Italia) e da due paesi del Dialogo Mediterraneo (Marocco e Tunisia). Lo scopo di questa prima parte ha riguardato la valutazione della qualità del suolo come espressione della capacità di interagire con l’ecosistema in funzione della produttività biologica e della gestione forestale. La seconda parte,invece, ha riguardato la fenologia della fioritura in Quercus suber L., prendendo in esame individui della Sughereta “Quinta da Serra”, Azeitão, Lisbona (Portogallo), con l’obiettivo di approfondire le conoscenze sulla variabilità all’interno della specie Quercus suber L. e il comportamento riproduttivo durante il periodo di fioritura, e di avanzare l’ipotesi di un modello di risposta di adattamento ai cambiamenti climatici. / In this PhD thesis two different aspects that specifically relate to the environment of cork oak forest and the species Quercus suber L. were examined. The first part was focused on the soil’s evaluation of Experimental cork producing area named "Cusseddu–Miali-Parapinta”, located in Tempio Pausania (OT) in Sardinia which represent the first example of cork oak forest certificated (FSC) in the world. This aspect was carried out within the framework “NATO Science for Peace Project (ESP.MD.SFP 981674) 0073”, which involved an interdisciplinary consortium, comprising research teams from three NATO countries(Portugal, England and Italy) and two Mediterranean Dialogue countries (Morocco and Tunisia). The purpose of this first part was focused on the evaluation of soil quality as expression of the ability to interact with the ecosystem as a function of biological productivity and forest management. The second part, involved in the flowering phenology of the Quercus suber L., examining individuals of cork oak in "Quinta da Serra", Azeitão, Lisbon (Portugal), with the final aim of increasing knowledge on the variability within the species Quercus suber L. and the reproductive behavior during the flowering period, and put forward the hypothesis of a model of adaptive response to climate change.

Cinque varietà di sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench) provenienti da Nigeria, Senegal, Burkina Faso e due dall’Italia, sono state caratterizzate per il loro profilo nutrizionale, analizzando la modulazione di due marcatori cellulari (contenuto in proteine totali e attività della GPx), il contenuto di fattori chelanti (tannini e fitati), l’attività fitasica e il contenuto, la bioaccessibilità e la biodisponibilità di ferro e zinco e analizzando l’impatto di due importanti processi alimentari, quali fermentazione e cottura. I risultati mostrano che sia la varietà sia il processo influenzano la maggior parte dei parametri. Tannini e fitati, elementi in traccia, contenuto proteico totale e il processo (soprattutto la fermentazione) sono modulati dalla varietà. La fermentazione riduce il contenuto di fattori chelanti e aumenta l’attività fitasica, incrementando, così, la biodisponibilità degli elementi in traccia; mentre la cottura non ha un impatto significativo. D’altra parte, la fermentazione ha un impatto negativo su entrambi i marcatori cellulari, mentre la cottura solo sul contenuto proteico totale. Le varietà africane, soprattutto quella dal Senegal, hanno mostrato il migliore profilo nutrizionale, mentre, globalmente, le italiane il peggiore. I risultati indicano che la selezione di varietà e di adeguati processi alimentari può avere un impatto significativo sul valore nutrizionale del sorgo. / Five sorghum cultivars (Sorghum bicolor (L.) Moench) from Nigeria, Senegal, Burkina Faso and Italy (two), were characterized for their nutritional values by analysing the modulation of cellular functional markers (total protein content and GPx activity), chelating factors (iron-binding phenolic groups and phytates) content and phytase activity, as well as iron and zinc content, bioaccessibility and bioavailability, also considering the impact of food processing methods as fermentation and cooking. The results revealed that both variety and food processing affect most of the tested parameters. Chelating factors, trace elements, cellular total protein content, as well as the effect of processing (mainly fermentation) were modulated by variety. Fermentation decreased chelating factors content, as well as increased phytase activity, leading to enhancement of iron and zinc estimated bioavailability, whereas cooking had no substantial impact. On the other hand, fermentation process had a negative impact on both cellular functional markers while cooking only on the cellular total protein content. The African varieties, particularly the Senegal one, showed the most promising nutritional profile, whereas the two Italian varieties overall showed a poor one. The results indicate that selection of traditional varieties and processing methods can have a significant impact on parameters relevant to sorghum nutritional value.

La presente tesi inizia con un’analisi dell’aspetto nutrizionale degli alimenti. In particolare, è stato discusso il concetto di dieta equilibrata, con riferimento ai principi della “dieta mediterranea”. Proprio da questo modello alimentare trae ispirazione la “ottimazione”, una tecnica sviluppata e utilizzata per programmare pasti conformi a specifici standard nutrizionali (15/30/55 tra proteine, lipidi e carboidrati sull’apporto energetico totale, proporzioni tipicamente mediterranee). Tali preparazioni alimentari sono state testate anche attraverso metodi di analisi sensoriale. Il passaggio successivo è stato l’estensione del concetto di “ottimizzazione nutrizionale” a quello di “ottimizzazione ambientale”, dovuto all’ipotizzato minor impatto ambientale della dieta mediterranea. Il LCA (Life Cycle Assessment) è la tecnica che è stata utilizzata per valutare l’impatto ambientale di alcuni prodotti alimentari, quali verdure surgelate, un salume e un formaggio. Un ulteriore passaggio è stata la creazione di uno strumento di comunicazione, una nuova etichetta ambientale, realizzata per essere utilizzata dalle aziende per comunicare le loro performance ambientali e quindi il loro impegno al miglioramento continuo, e dai consumatori per ottenere maggiori informazioni sull’impatto ambientale dei prodotti acquistati quotidianamente, al fine di accrescere il proprio senso critico ed effettuare acquisti consapevoli. / The thesis begins with an analysis of the nutritional aspects of foods. In particular, the concept of balanced diet has been discussed, by referring to the principles of "mediterranean diet". Just from this food model, the “optimation” draws inspiration, a technique developed and used to plan meals consistent with specific nutritional standards (15/30/55 between protein, fat and carbohydrate on the total energy intake, typically Mediterranean). These food preparations have been tested through sensory analysis methods. The next step is the extension of "nutritional optimization" concept to the "environmental optimization” one, owing to the presumed lower environmental impact of the Mediterranean diet. LCA (Life Cycle Assessment) is the technique used to assess the environmental impact of various food products, such as frozen vegetables, cured meats, dairy products. A further step is the creation of a communication tool, a new environmental label, designed to be used by companies to communicate their environmental performance and therefore their commitment to continuous improvement, and by consumers to obtain more information on the environmental impact of the foods daily consumed, in order to increase their critical sense and make purchases in a conscious way.

La tenerezza è la caratteristica più importante per definire l'accettabilità dei prodotti da parte dei consumatori, mentre le carni ottenute da bovini allevati con sistema estensivo solitamente sono dure. Dopo una dissertazione sulle reazioni biochimiche che avvengono durante il periodo di frollatura e che provoca l’intenerimento della carne, questo studio si è proposto di applicare diverse tecniche per migliorare la tenerezza della carne derivante da animali allevati in estensivo, cercando di modulare le reazioni biochimiche. In questo studio tre differenti tecniche, infusione di calcio (Ca), contrazione da freddo indotta (VFC) e la sospensione per le pelvi (PS), anziché per il tendine di Achille (AT), sono state testate in fase di pre-rigor sulla razza Maremmana e Frisona. L’infusione di Ca ha riportato uno sforzo di taglio più basso rispetto al gruppo di controllo (5,17 vs 10,48 kg) mentre il gruppo VFC ha occupato una posizione intermedia. L’attacco per le pelvi ha dimostrato una differenza significativa sullo sforzo di taglio e sulla lunghezza dei sarcomeri sui muscoli Longissimus thoracis e Biceps femoralis (4,26 vs 5,88 kg e 3,83 vs 4,78 kg e 1,97 e 1,64 µm e 2,10 vs 1,76 µm, rispettivamente per i muscoli per WBS e lunghezza dei sarcomeri in PS e AT). In conclusione, questi metodi possono influire sul processo di intenerimento della carne. / Tenderness is the most important characteristic to define products acceptability by consumers, while meat obtained from bull rearing in extensive system is usually tough. After a wide dissertation on biochemical reactions that occur during the ageing time that cause tenderization of meat, this study propose differences techniques to improve meat tenderness acting on this important pathway. In this study three different methods, Calcium infusion (Ca), Very Fast Chilling (VFC) and pelvic suspension hanging from aitch bone (PS) or the Achilles tendon (AT) are applied in pre-rigor phase on Maremmana and Holstein meat. Ca injection has reported the lowest shear force on cooked meat compared to control group (5.17 vs. 10.48 kg) instead VFC group has intermediate values. Pelvic hanging has shown significant differences on shear force and sarcomere length on Longissimus thoracis (LD) and Biceps femoralis (BF) muscles (4.26 vs. 5.88 kg and 3.83 vs. 4.78 kg and 1.97 and 1.64 µm and 2.10 vs. 1.76 µm respectively for LD and BF per WBS and sarcomere length in PS and AT). In conclusion these methods could influence tenderization processes even if the action of some processes are still unclear.

La presente tesi descrive i risultati del programma di controllo dei pesticidi in regione Lombardia da 1996 a 2008 ed analizza i dati per calcolarne, con metodi diversi, la valutazione dell’esposizione del consumatore. 9387 campioni sono stati analizzati con un numero di campioni irregolari pari all’1%. Il numero di campioni senza residuo era pari al 69% ed il numero di campioni con i residui al di sotto del valore limite stabilito per legge era del 30%. Successivamente per capire l'esposizione dei consumatori a residui di antiparassitari si è utilizzato un metodo deterministico sviluppato da EFSA (PRIMo). È stato trovato che fra i campioni irregolari analizzati, solo 31 potrebbero causare il danno alla salute del consumatore. Un’ ulteriore analisi è stata quella di effettuare una valutazione con metodo probabilistico (Creme) calcolando l'esposizione cumulativa di antiparassitari sulla salute dei consumatori. Coem primo passo, residui di uno stesso pesticida trovato su campioni di patate sono stati inseriti nel software. Inoltre, campioni contenenti residui di pesticidi organofosfati sono stati inseriti nel software accoppiati con i dati italiani di consumo. In entrambi i casi, la valutazione cumulativa probabilistica dimostrava un adeguato livello di sicurezza per adulti e bambini. / The presented thesis describes the results of the pesticide monitoring programme in Lombardy Region from 1996 to 2008 and analyses the data gathered to calculate consumer exposure assessment with different approaches. A total of 9387 samples were analysed and the number of irregular samples was equal to 1%. The number of samples without residues was 69% and the number of samples with residues within the MRL was 30%. A further step to understand the exposure of consumers to residue of pesticides was obtained with the use of a deterministic approach developed by EFSA (PRIMo Model). It was found that among the detected irregular samples, only 31 might cause harm to the health of the consumer. An additional step was constituted by the use of one probabilistic method (Creme Software) to calculate the cumulative exposure of pesticides for the consumers. As a first step, residues of Chlorprofam were plotted in the software on samples of potato. In addition, samples containing residues of Organophosphates were also plotted along with the Italian consumption data. In both the case studies, the probabilistic acute cumulative assessment indicated that the intake, for adults and toddlers was below the set toxicological endpoint.

L’amido è la maggiore fonte di energia per i ruminanti e la sua efficienza di utilizzazione nel tratto gastro-intestinale è importante per soddisfare i fabbisogni energetici dell’animale. La degradabilità dell’amido è misurata da diversi metodi (i.e., metodi in vivo, in situ, in vitro con inoculo ruminale e/o metodi enzimatici) e appare essere influenzata dal tipo di cereale, dai metodi di lavorazione e conservazione degli alimenti, dalla dimensione delle particelle, dal tipo di endosperma, etc.). La tesi è consistita di 4 esperimenti: Esperimento 1) la degradabilità dell’amido di diversi alimenti è stata valutata con un metodi condotto in situ ed il metodo in vitro proposto da Tilley&Terry: entrambi sono stati capaci di differenziare gli alimenti in base alla diversa degradabilità dell’amido. Esperimento 2) Un approccio enzimatico è stato studiato per determinare la quantità di amido degradato. Esperimento 3) Il metodo enzimatico ed il metodo Tilley&Terry sono stati comparati e sono risultati essere ben correlati, evidenziando la possibilità di utilizzare l’approccio enzimatico per studiare i fattori che influenzano la degradabilità dell’amido. Dato che pochi lavori scientifici hanno confrontato la degradabilità dell’amido di granelle e pastoni di mais, nell’Esperimento 4) sono stati raccolti campioni di mais conservati con diverse modalità (i.e., farina di mais, pastoni di granella e pastoni integrali di mais) per verificare quali le caratteristiche chimiche che influenzano la degradabilità dell’amido. I fattori che maggiormente condizionano la valutazione enzimatica della degradabilità dell’amido sono il contenuto in prolamine e l’umidità dei campioni. In conclusione, il metodo enzimatico può essere routinariamente utilizzato dai laboratori commerciali per la rapida valutazione della degradabilità dell’amido negli alimenti destinati all’uso animale. / Starch is the main energy source for ruminants and its efficient utilization in gastro-intestinal tract is important to meet animal energy requirements. The starch degradability is determined by several methods (i.e., in vivo, in situ, in vitro ruminal and/or enzymatic methods) and is affected by type of grain, processing and conservation methods, particle size, type of endosperm, etc.. Four experiments were conducted: Experiment 1) starch degradability of different feeds was evaluated with in-situ and in-vitro Tilley&Terry methods: both are able to differentiate starch degradability among feeds. Experiment 2) An in-vitro enzymatic approach was studied to determine the amount of starch degradation. Experiment 3) Enzymatic and Tilley-Terry methods were compared, resulting well correlated and highlighting the possible application of enzymatic method to investigate the factors affecting starch degradability. Because few works compared the starch degradability of dry-ground and high-moisture corns, in Experiment 4) a data set of different conserved corn samples (i.e., dry, high-moisture and high-moisture-ear corns) was produced and chemical factors affecting starch degradability were studied. The most important factors influencing the enzymatic starch degradability were prolamin and moisture. Concluding, the enzymatic method could be used by commercial laboratories as a routine method for rapid determination of feed starch degradability.

Enterococcus faecium è un componente fondamentale del microbiota di diversi alimenti fermentati quali formaggi e salumi e viene spesso isolato in alto numero in alimenti pronti al consumo. É inoltre largamente utilizzato come probiotico sia per l’uomo che per gli animali. Allo stesso tempo, però, questa specie batterica rappresenta una delle cause principali di infezioni nosocomiali quali endocarditi ed infezioni al tratto urinario. Studi recenti hanno dimostato che la specie E. faecium è costituita da due sub-popolazioni principali: la prima è denominate hospital associated (HA) clade “A” ed include la maggior parte dei ceppi responsabili di infezioni umane; la seconda è chiamata community associated (CA) clade “B”, e contiene principalmente ceppi commensali dell’uomo. Analisi più approfondite hanno rivelato un ulteriore suddivisione all’interno del clade A, nel sub-clade A1 (che raggruppa la maggioranza dei ceppi clinici) e nel sub-clade A2, associato agli animali e più sporadicamente ad infezioni umane. Nel 2012, EFSA ha redatto una linea guida per la valutazione della sicurezza di E. faecium usato come probiotico per gli animali, concludendo che i cepi appartenenti all’hospital-associated clade non devono essere utilizzati in nutrizione animale. Comunque, la distinzione tra le due sub-popolazioni è stata fatta utilizzando dati ottenuti prevalentemente da isolati umani e animali e solo un numero limitato di ceppi isolati dagli alimenti è stato considerato. Obiettivo di questa tesi di dottorato è stato quello di valutare la sicurezza di E. faecium negli alimenti fermentati, considerando ceppi isolati da formaggi artigianali e prodotti carnei e utilizzando sia tecniche di genomica che analisi fisiologiche. Nessuno dei ceppi alimentari studiati è risultato parte del clade A1, ma un ceppo isolato da un salame stagionato pronto al consumo ha rivelato diversi tratti tipici dei ceppi A1, tra cui particolari IS, transposase e geni di resistenza agli antibiotici. Questi risultati, così come altri dati, sottolineano la necessità di approfondire le conoscenze circa il ruolo dei ceppi di E. faecium isolati da alimenti come fattore di rischio per la salute umana. / Enterococcus faecium is commonly found in high numbers in ready to eat foods, being a member of the bacterial communities of a variety of fermented foods, including cheese and sausages, and is widely used as human and animal probiotic. However, this bacterial species is a leading cause of nosocomial infection, mainly endocarditis and urinary tract infections. Recent studies have demonstrated that E. faecium species consists of two very distinct clades: the hospital associated (HA) clade “A”, which includes most of the strains responsible for human infections, and the community associated (CA) clade “B”, that contains primarily human commensal isolates. Deeper analysis revealed a further split within clade A into sub-clade A1 (which groups the vast majority of clinical isolates), and sub-clade A2, associated with animals and sporadic human infections. In 2012, the European Food Safety Authority has issued a guideline for the safety assessment of E. faecium used as animal probiotics, concluding the strains belonging to the hospital-associated clade should not be used in animal nutrition. However, the differentiation of the two clades has been performed using data mainly deriving from human and animal isolates, and only a limited number of strains from the food chain were considered. Aim of this doctoral thesis was to assess the safety of E. faecium in fermented food, considering strains isolated from artisanal cheese and meat products, and using both whole genome-based techniques and physiological studies. None of the food isolates studied in this work belong to the epidemic clade A1, however a strain isolated from a ready to eat salami revealed several A1-specific traits, such as specific IS, transposases and antibiotic resistance genes. These results, as well as other data, underline the emergency of deeper understanding the role of E. faecium isolated from fermented foods as risk factor for human health.