Le principali anomalie evidenziate nelle nocciole avariate riguardano la presenza di macchie necrotiche, imbrunimenti interni rilevati inseguito al taglio dei frutti e la presenza di marciumi parziali o totali su di essi con conseguente riduzione del prodotto disponibile sul mercato e ingenti perdite economiche. Sulla base di quanto premesso, lo scopo principale di questa tesi è stato quello di identificare e caratterizzare l'agente causale/i dei difetti del nocciolo e di definire un protocollo di gestione del problema, secondo i principi IPM. È stata quantificata l'incidenza dei generi fungini isolati da nocciole provenienti da diverse aree geografiche (Caucaso e Turchia), raccolte in diversi anni e in diverse fasi di crescita della coltura. Diaporthe è stato identificato come il principale genere fungino associato ai difetti della nocciola, e la caratterizzazione molecolare ha confermato il ruolo predominante della specie D. eres. Sono state studiate le caratteristiche ecologiche di questo fungo e l'efficacia in vitro di fungicidi chimici e biologici per controllarne la crescita miceliale, lo sviluppo di picnidi e la formazione di cirri. I risultati ottenuti costituiscono una base per definire linee guida per la corretta gestione della coltura al fine di prevenire la comparsa del patogeno identificato e delle difettosità nelle nocciole / Defects on hazelnuts are responsible for a significant reduction in the availability of high-quality hazelnuts with profound economic impacts. A reduction in the occurrence of defects, based on the identification of causal agents and on their control, is critical to improve the quality of raw nut products and reduce yield losses. Based on this background, the main aim of this thesis was to identify and characterize the causal agent/s of kernel defects in hazelnuts and to define a management protocol, according to IPM principles. Defects affecting hazelnuts are cause of brown spots on the kernel surface and darkening/browning inside the kernel, visible after nuts are half-cut. The incidence of fungal genera in hazelnuts coming from different geographical areas (Caucasus and Turkey), collected in different years at different crop growth stages, was quantified. Diaporthe was identified as the main genus involved in hazelnut defects, and the molecular characterization confirmed the predominant role of D. eres. Its ecological needs were investigated, and the in vitro efficacy of chemical and biological fungicide were screened to control D. eres growth, pycnidial conidiomata development and cirrhi occurrence. This would be an essential tool for a sustainable crop protection approach in this economically important crop

La dieta, lo stato nutrizionale e la salute sono questioni strettamente correlate sia nei paesi industrializzati che in quelli in via di sviluppo. In questa tesi di dottorato, l'obiettivo principale è stato quello di valutare lo stato nutrizionale come passo prodromico per migliorarlo per ottimizzare la salute. Nei paesi industrializzati è stato condotto un caso studio sullo stato nutrizionale di una popolazione dell'Italia centrale; l’ingestione di alcuni gruppi di alimenti, di origine animale e vegetale, è stata valutata mediante questionari di frequenza alimentare e alcuni biomarcatori del sangue. I risultati hanno dimostrato che nei controlli della dieta, al fine di accertarne gli effetti a lungo termine sulla salute, le misurazioni dei consumi tramite questionari non possono essere esclusive, ma alcuni indici ematici ed antropometrici potrebbero essere utili. Nei paesi in via di sviluppo, due casi di studio in zone rurali dell’India e della Repubblica Democratica del Congo hanno confermato che la malnutrizione è un problema serio; in particolare nei bambini di 3-5 anni con il 26% di malnutrizione cronica severa in India e oltre il 60% in R D Congo. Possibili percorsi per migliorare le condizioni di vita delle comunità rurali povere includono la produzione di cibi appropriati per una dieta migliore, nuove attività generatrici di reddito, miglioramento della nutrizione infantile, riduzione delle malattie causate dalla contaminazione di alimentari e dell’acqua, metodi di conservazione degli alimenti a livello domestico, etc.; i risultati di diverse prove sono stati discussi. / The diet, nutritional status and health are tightly related issues both in industrialized and developing countries. In this doctoral thesis, the main objective was the assessment of nutritional status as a prodromic step to improve it and consenquently health. In industrialized countries, a case study was the nutritional status of a population of central Italy; the intake of some groups of foods, of animal and plant origin, was estimated by food frequency questionnaires and some blood biomarkers. The results demostrated that in dietary controls, aiming to ascertain the long-term effects on health, consumption measurements by questionnaires cannot be exclusive, but some blood and anthropometric indexes could be also useful. In developing countries, two case studies in rural India and D R Congo confirmed that malnutrition is a serious issue; particularly in 3-5 years old children with 26% of severe chronic malnutrition in India and more than 60% in D R Congo. Possible pathways to improve livelihood of rural poor comunities including appropriate food production for a better diet, new income generating activities, infant nutrition improvement, food and waterborn diseases reduction, household food preservation, etc., have been analyzed and the risults of different related trials have been discussed.

Penicillium nordicum è un importante contaminante di salumi, rappresentanando il 10 % e il 26 % della popolazione di Penicillium spp . isolati , rispettivamente dall'aria e dai prodotti carnei stagionati in un'indagine gestita in Italia ( Battilani et al. , 2007). Diverse colonie di P. nordicum isolate dai salumi hanno dimostrato di essere importanti produttori di ocratossina A , OTA ( Sansom e Frisvad , 2004 . Pietri et al, 2006 ; . Battilani et al , 2010). Attualmente, l'impostazione appropriata delle condizioni ambientali (temperatura, umidità relativa e circolazione dell'aria ), è l'unico strumento accettato per impedire la crescita incontrollata di P. nordicum all'interno degli impianti di stagionatura attraverso una accurata analisi dei punti critici di controllo e l’ideazione di un relativo piano HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points) ben struttutato ( Asefa et al , 2011; Virgili et al , 2012). Anche se il sistema HACCP è stato applicato con successo nel settore alimentare ci sono rischi per la sicurezza alimentare non attentamente considerati. Questo è particolarmente vero per quanto riguarda i rischi micotossigeni associati ai prodotti alimentari di origine animale. Il termine "rischi micotossigeni" è utilizzato da Asefa et al. ( 2011) per descrivere lieviti patogeni e metaboliti secondari tossici prodotti da specie fungine tossigene che contaminano i prodotti alimentari e incidono sulla sicurezza alimentare. La maggior parte dei piani HACCP nelle attività di trasformazione alimentare, come ad esempio la produzione di formaggi e di prodotti carnei stagionati, tiene in considerazione principalmente il rischio derivante da agenti batterici (Arvanitoyannis e Mavropoulos, 2000; Barbuti e Parolari, 2002) anche se tali prodotti alimentari vengono spesso contaminati da funghi micotossigeni e dai loro metaboliti (Spotti et al 1989; Spotti et al , 2001a; Battilani et al 2007). Pertanto, dovrebbe essere cruciale definire un piano HACCP specificamente incentrato sui rischi micotossigeni. L'identificazione, il controllo e la standardizzazione della micoflora superficie dei salumi è fondamentale per preservare la sicurezza delle produzioni e la salute dei consumatori . Questo è il contesto in cui deve essere valutata l’efficacia e l’affidabilità per l’identificazione delle popolazioni di Penicillium spp di interessante per la produzione alimentare. In questo contesto , il progetto di ricerca di questa tesi di dottorato ha cercato di approfondire le conoscenze su tali tematiche con l'intento di limitare il rischio micotossigeno nella catena di produzione dei prodotti carnei stagionati. Sono stati affrontati i seguenti argomenti: 1 . studio della composizione e dinamica della microflora fungina presente sulla superficie dei salumi (prodotto testato, salame) e l'aria di ambienti di stagionatura tenendo conto dell'influenza di alcuni parametri di processo (inoculo starter, temperatura, fase produttiva). 2 . sviluppo di un metodo MALDI TOF MS per l'identificazione di Penicilium a livello di specie per le prospettive future di screening diretti della microflora presente sui salumi. 3 . confronto e integrazione di diverse tecniche, come l'analisi morfologica, l’analisi molecolare e l’analisi tramite spettrometria di massa, per l'identificazione delle specie di Penicillium presenti nei salumi. 4 . valutazione dei lieviti selezionati, isolati dalla superficie di prosciutto crudo, per competere con P. nordicum ed inibire l'accumulo di OTA nella prospettiva del loro uso come starter superficiali con funzione di agenti di biocontrollo. / Penicillium nordicum is an important contaminant of cured meat products, representing 10% and 26% of the Penicillium spp. isolated, respectively, from the air or the products in a survey managed in Italy (Battilani et al., 2007). Several P. nordicum cured meat isolates proved to be important producers of ochratoxin A, OTA (Sansom and Frisvad, 2004; Pietri et al., 2006; Battilani et al., 2010). Currently, the appropriate setting of environmental conditions (temperature, relative humidity and air circulation), is the only accepted tool to prevent the uncontrolled growth of P. nordicum inside dry-curing plants through a carefully structured Hazard Analysis Critical Control Point (HACCP) plan (Asefa et al., 2011; Virgili et al., 2012). Even if the HACCP system has been successfully applied in the food industry, there are food safety hazards not carefully considered. This is especially true with regard to mycotoxigenic hazards associated with animal food products. The term “mycotoxigenic hazards” is used by Asefa et al. (2011) to describe pathogenic yeasts and toxic secondary metabolites of toxigenic moulds that contaminate food products and affect food safety. Most HACCP plans in food processing activities, such as the production of cheese and dry-cured meat products, considered mainly bacterial agents (Arvanitoyannis and Mavropoulos, 2000; Barbuti and Parolari, 2002), even if such food products get often contaminated with mycotoxigenic fungi and their metabolites (Spotti et al 1989; Spotti et al., 2001a; Battilani et al 2007). Therefore, it should be crucial to define a HACCP plan specifically focused on the mycotoxigenic hazards. The identification, control and standardization of the surface mycoflora of cured meat products is mandatory to preserve the productions safety and the consumers health. This is the context of the effectiveness and reliability evaluation for the Penicillium spp. identification methods of interesting species for food production. In this context, the research project of this PHD thesis tried to fill some gaps of knowledge with the attempt to limit the mycotoxigenic risk in the cured meat products chain. The following topics were faced: 1. study of the composition and dynamic of fungal microflora present on the surface of cured meat products (salami) and the air of seasoning environments taking into account the influence of some process parameters (starter inoculum, curing temperature, stage of seasoning). 2. development of a MALDI TOF MS method for the identification of Penicilium at species level for future direct screening perspectives of the microflora present on cured meat products. 3. comparison and integration of different techniques, as morphological, molecular and mass spectral analysis, for the identification of Penicillium species in cured meat products. 4. evaluation of selected yeasts, isolated from dry-cured ham surface, to compete with P. nordicum and to inhibit OTA accumulation in the perspective of their use as surface starter biocontrol agents.

I microrganismi selezionati sono impiegati non solo per il processo di trasformazione della materia grezza in prodotto fermentato, ma anche per migliorare la shelf-life, il gusto, l’aroma, la sicurezza e il valore nutrizionale dei prodotti. La globalizzazione del mercato ha portato a considerare non solo i prodotti tipici popolari europei, come per esempio il vino, ma anche i prodotti tipici dei paesi non europei come la cassava. Per quanto riguarda il settore enologico lo scopo della ricerca è quello di migliorare un tipico vino: l'Ortrugo dei Colli Piacentini con ceppi autoctoni di Saccaromyces cerevisiae. Nelle fermentazioni spontanee i lieviti sono associati all'area geografica, alle condizioni climatiche e alla varietà di vitigno. Alcuni ricercatori sostengono che il micro-ambiente è caratterizzato da specifi Saccaromyces cerevisiae che possono influenzare gli aromi dell'uva. Sfortunatamente le fermentazioni spontanee possono causare aromi indesiderati e arresti fermentativi. L'inoculo del mosto con lieviti selezionati è ormai una pratica consolidata per eliminare i rischi delle fermentazioni spontanee, ma questi lieviti non riescono a enfatizzare le caratteristiche della varietà di uva in quanto derivano da ecosistemi differenti. Nasce quindi l'esigenza di utilizzare ceppi starter autoctoni selezionati, isolati dalle microaree dove i vini sono prodotti in quanto tali ceppi sono potenzialmente meglio adattati a svilupparsi in uno specifico microambiente e meglio esaltano la tipologia di un particolare prodotto. Per quanto riguarda la cassava (Manihot esculenta Crantz) microrganismi selezionati possono essere utilizzati per ridurre la concentrazione di glucoside cianogenetico (linamarina e lotaustralina), molecole tossiche. il consumo di cassava e dei suoi prodotti può causare avvelenamento da cianide con sintomi di vomito, nausea, debolezza e occasionalmente la morte. L'introduzione di cianide tramite il consumo di cassava è quasi certamente la causa dell'insorgenza di neuropatie come per esempio il Konzo (irreversibile paralisi alle gambe) che colpisce particolari zone dell'Africa. La World Health Organisation (WHO)ha stabilito il livello di sicurezza di cianide nella farina di cassava a 10 ppm (FAO/WHO, 1991). / Selected microrganisms are important as agents of the main processes of transformation of the raw materials in fermented product but also as responsible of the improvement in the shelf-life, texture, taste, aroma, as well as safety and nutritional value. The market globalization made us to consider not only popular food and/or beverage in Europe but also in non European countries. In this research I consider wine and cassava products. As regards wine the aim is to improve the Ortrugo wine typicalness by Saccaromyces cerevisiae autochtonous strains. In spontaneous fermentations the yeasts vary according to geography location, climatic conditions and/or grape variety. Some researchers believe that each micro-environment is characterised by specific Saccaromyces cerevisiae that may enhance the grape flavours. Unfortunately spontaneous fermentations may cause off-flavours and fermentation stuck. The selected yeast inoculum in must is one of the consolidated practices to eliminate the risks of spontaneous fermentation, but these yeast are not able to emphasise the characters of grape variety because they are from different ecosystems. Autochthonous yeasts e.g. yeasts isolated from a definite micro-environment are adapted to operate in a must whose characteristics are determined by the variety of the grapes and the “terroir” and, therefore, they able to enhance the peculiarities of a wine. As regards the cassava (Manihot esculenta Crantz) selected microorganisms will be used to reduce the cyanogenic glucosides (mainly linamarin and lotaustralin) toxic molecules. Consumption of cassava and its products may cause cyanide poisoning with symptoms of vomiting, nausea, dizziness, stomach pains, weakness, headache and diarrhoea and occasionally death. Cyanide intake from cassava is almost certainly the cause of Konzo (irreversible paralysis of the legs) in eastern, central and southern Africa. The World Health Organisation (WHO) has set the safe level of cyanogens in cassava flour at 10 ppm (FAO/WHO, 1991).