Scopo di questa tesi di dottorato è stato quello di monitorare la presenza di micotossine lungo la filiera produttiva del mais. Inizialmente è stata valutata la contaminazione da micotossine della granella di mais, proveniente da due regioni italiane. Le micotossine, la cui presenza era più estesa e rilevante, erano le fumonisine. Sono state indagate le condizioni di umidità e temperatura più favorevoli alla produzione di AFB1 da parte di un ceppo di Aspergillus flavus. L'ibrido DKC5353 ha presentato le minori contaminazioni, in tutte le località in cui è stato coltivato, per quanto riguarda la contaminazione da fumonisine. Tra i vari trattamenti insetticidi e fungicidi testati per l'efficacia nella riduzione della contaminazione da fumonisine, solo uno ha dato riscontro positivo. È stata valutata la ripartizione delle fumonisine nelle frazioni di molitura e nei sottoprodotti della lavorazione dell'olio di mais. Entrambi i processi si sono dimostrati efficaci metodi di decontaminazione. Dalle analisi sulle farine di mais per polenta emerge la necessità di intensificare i controlli e sorvegliare i punti critici del processo di molitura. / The aim of this study was to monitor the occurrence of mycotoxins over productive cycle of maize. Samples of maize kernels, coming from two Italian regions, were analysed to quantify mycotoxins contamination: the mycotoxins, that showed the most widespread and significant occurrence, were fumonisins. The conditions of humidity and temperature, in which an Aspergillus flavus strain produced the greatest quantity of AFB1, were investigated. Considering fumonisins content, hybrid DKC5353 showed the least contaminations, in all places it was grown. Only one of the various insecticide and fungicide treatments tested was effective. The distribution of fumonisins in several milling fractions and by-products of corn oil manufacture: both processes proved successful methods of decontamination. The necessity of increase controls and monitor the critical points of milling process emerged from the analyses on polenta maize flour.

Oggigiorno diversi tipi di chiusure sono disponibili sul mercato e, tra queste, le chiusure a vite che sono molto diffuse nei paesi emergenti nel settore viti-vinicolo. L’uso dei tappi a vite, comunque, non è attualmente diffuso in relazione ai vini da invecchiamento o di alta qualità poiché a tale chiusura è associato un ambiente riducente che viene considerato poco idoneo alla conservazione di vini rossi da invecchiamento. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di valutare, tramite analisi chimiche e sensoriali, l’evoluzione del vino tappato con diverse tipologie di chiusure a vite rispetto al sughero tradizionale e la bontà di diverse possibili condizioni di imbottigliamento. Nel corso dei tre anni di attività di dottorato sono state condotte diverse prove per testare capsule in fase di sperimentazione in confronto con chiusure a vite già impiegate in ambito enologico e con tappi sintetici e di sughero. Differenti tipologie di vino, associate a diverse tipologie di imbottigliamento e di tappi, sono state utilizzate. Alcune prove sono state condotte a termine nel breve periodo (9 mesi) mentre altre hanno richiesto tempi più lunghi. In linea generale, i risultati evidenziano, per tutti i vini, che il tempo di conservazione in bottiglia incide in maniera più significativa delle chiusure sull’evoluzione compositiva ed organolettica dei prodotti. Nel caso dei vini bianchi, il breve periodo di maturazione in bottiglia considerato non ha evidenziato differenze di composizione significative imputabili alla chiusura. Nel caso del Barbera Oltrepò Pavese i tempi lunghi di conservazione (36 mesi) hanno evidenziato che la chiusura esercita un effetto di separazione tra i vini. Quando la temperatura di stoccaggio è elevata (ad esempio 45°C) la shelf-life del prodotto si abbrevia in modo più evidente quando il prodotto è giovane. / Nowadays, there are different types of closures available on the market and, behind these, the screwcaps are very diffused in emerging enological countries. Screwcaps, however, are not used for premium or aged wines because their use is linked to a reductive environment in bottle, which is not useful for the maturation of aged red wines. The aim of this work was the evaluation, through chemical and sensorial analysis, of the evolution of wine, bottled with different types of closures and bottling conditions. During the PhD work time, different trails on experimental capsules and classical screwcaps, synthetic closures and cork closures were carried out. Several types of white and red wine, bottled in different conditions and with diverse kinds of closures, were studied. Some of the trials ended in a few months while others were longer. The results showed, for all wines, that the storage period had a significant influence on the wine evolution, more than the closure type had. The closures used for white wines in short periods of storage had no influence on the wine composition. For the Barbera Oltrepò Pavese wine, after the long storage period (36 months), the closure type exhibited a separation effect. The high storage temperature (e.g. 45°C) reduced the shelf-life of the product, particularly in case of young wines.

La presente tesi di dottorato ha riguardato la valutazione di differenti campioni di bentoniti sodiche. Le attività pianificate sono state indirizzate a comprendere l’interazione dei suddetti materiali con proteine a diverso peso molecolare naturalmente contenute nei vini bianchi. Ulteriori indagini hanno riguardato l’eventuale impatto delle argille testate sui composti aromatici di origine varietale e fermentativa dei mosti e/o dei vini. I risultati sottolineano il ruolo chiave esercitato dal “fattore matrice”: oltre al tipo di vino, prima di pianificare un trattamento di fining, devono essere considerate anche la tipologia e la dose di bentonite da utilizzare. / This PhD thesis dealt with the evaluation of different sodium bentonite samples. The planned activities were aimed to understand the interactions between bentonites and different molecular weight proteins naturally contained in white wines. Further investigations were related to the impact of the clays on varietal and fermentative aroma compounds of musts and/or wines. Results underscore the key role exerted by the “matrix factors”: bentonite dose and typology and wine style have to be carefully considered before planning a fining treatment.

La contaminazione da micotossine può coinvolgere tutti i comparti della filiera agroalimentare e rappresenta a tutti gli effetti un potenziale di perdita economica. Il settore zootecnico è particolarmente esposto alle ricadute della contaminazione, in termini di costi sanitari per gli effetti cronici sulla salute animale conseguenti all’esposizione alle micotossine. La prevenzione in campo mediata da appropriate tecniche agronomiche rappresenta, per quanto ovvio, la più importante strategia per ridurre la contaminazione dei mangimi. Un approccio completamente differente è quello che si basa sulla possibilità di ridurre gli effetti delle tossine sull’animale, modificando la sua alimentazione attraverso l’integrazione nutrizionale di opportuni agenti chemiopreventivi. Numerose sono le specie chimiche, di origine naturale o sintetica, che hanno dimostrato una efficacia chemiopreventiva del danno ossidativo indotto da micotossine ed emergono per la loro efficacia il selenio e i suoi composti organici ed inorganici. L’azione antineoplastica del selenio è nota da molto tempo e ha trovato conferme in numerosi studi epidemiologici che indicano una relazione inversa tra assunzione di selenio con la dieta e rischio di sviluppo di una patologia neoplastica. Questa tesi di dottorato ha avuto come obiettivo la progettazione, la sintesi e lo studio di composti diamminoacidici contenenti un atomo di calcogeno (selenio o zolfo), mimici dalla glutatione perossidasi (GPx) e auspicabilmente attivi nel contrasto del danno ossidativo indotto dall’aflatossina B1 (AFB1). Le specie diamminoacidiche sintetizzate appartengono alla classe dei Sec-derivati, ovvero sono costitute da un residuo di L-selenocisteina (o L-cisteina) a cui è legato attraverso l’atomo di calcogeno un altro L-amminoacido. Alla porzione calcogenica, che rappresenta il sito redox, sono stati infatti ancorati rispettivamente un residuo di L-prolina modificata e un residuo di L-leucina. Al termine delle fasi di sintesi e caratterizzazione chimico-fisica dei calco-diamminoacidi è stata intrapresa una serie di indagini biochimiche in collaborazione con due distinti laboratori in Germania. I risultati ottenuti hanno permesso di dimostrare che alcuni Sec-derivati sono in grado di ridurre i perossidi attraverso un meccanismo catalitico che mima l’attività della GPx. Essi sembrano inoltre evidenziare che il “meccanismo antiossidante” sia mediato sostanzialmente dall’attività GPx mentre non sono particolarmente attivi meccanismi di radical scavenging né di puro trasferimento elettronico. Alcuni dei Sec-derivati sintetizzati sono stati oggetto di un’indagine cellulare preliminare volta a verificare una eventuale effettiva azione protettiva dei calco-diamminoacidi verso il danno cellulare indotto da AFB1. Le indagini sono state effettuate adoperando una linea cellulare HepG2. I dati ottenuti, nel loro insieme, hanno mostrato che i calco-diamminoacidi esaminati sono di per sé caratterizzati da una notevole attività biologica. In particolare, alla concentrazione più elevata utilizzata (100 µM), alcuni di essi hanno mostrato interessanti proprietà citoprotettive contro il danno indotto da AFB1. L’efficacia è paragonabile, e in qualche caso superiore, a quella riscontrabile per il composto di riferimento, la Se-metil-selenocisteina, principale forma di selenio organico che è naturalmente presente in specie vegetali quali Allium Sativum e Brassica juncea. / Mycotoxin contamination may involve all fields of the food agricultural chain and might potentially determine economic losses. In particular, the livestock sector is at risk of health costs, as a consequence of chronic diseases induced by mycotoxin exposure. It is obvious, although actual, that the mycotoxin contamination should be controlled on the field by a series of suitable agriculture practices in order to minimize the mycotoxin formation in feeds. Recently, dietary strategies (antioxidant compounds, medicinal herbs, plant extracts) to counteract the effects of mycotoxins have attracted considerable attention. Chemoprevention refers to the use of naturally occuring and/or synthetic chemicals to inhibit the development of mycotoxin induced chronic diseases. Selenium and its organic and inorganic compounds, have emerged as outstanding chemoprevention agents. Selenium antineoplastic properties have been well documented through the last decades, being supported by several epidemiological evidences on the association between selenium intake and the risk for some kinds of human/animal cancers. This PhD thesis was focussed on design, synthesis and study of a family of chalcogenic diamino acids (containing either selenium or sulfur), GPx mimics and potentially active to reduce the oxidative damage induced by aflatoxin B1 (AFB1). The diamino acids synthesized belong to the family of Sec-derivatives and consist of L-selenocysteine (or L-cysteine) linked through the calchogen atom to either a L-proline or a L-leucine moiety. The GPx-like catalytic activity of the various compounds was confirmed using both thiophenol and GPx assays. Their possible radical-scavenging activity, and electron-donor reducing character as well, could be ruled out by suitable assays. The cytoprotective capacity exhibited by several of the compounds synthesized was investigated in HepG2 cells by MTS assays. The results indicated that all the chalcogenic diamino acids tested had a strong biological activity. In particular, the pre-treatment of the test cells with two Sec-derivatives, employed at higher doses (100 µM), led to a protective effect on cell toxicity, lowering the AFB1-induced cell mortality, and this efficacy is comparable with that of the reference Se-metil-selenocysteine, main source of organic selenium in plants such as Allium Sativum and Brassica juncea.

Il verificarsi della presenza di micotossine nella granella di mais è di interesse mondiale perché la loro presenza negli alimenti è spesso associata a malattie acute e croniche nel bestiame e nell'uomo. Le micotossine sono metaboliti fungini secondari tossici per i vertebrati. Molti composti naturali e sintetici con proprietà antiossidanti sembrano avere una potenziale efficacia nella protezione contro gli effetti tossici delle micotossine. Questo lavoro ha avuto come obiettivo lo studio degli effetti degli antiossidanti naturali di mais (carotenoidi e tocoli) sulla crescita di funghi (fusarium verticillioides) e sull'accumulo di micotossine in preparati alimentari a base di mais e su alcuni sottoprodotti della lavorazione del mais. / The occurrence of mycotoxins in cereal grains is of great concern worldwide, because their presence in feeds and foods is often associated with chronic or acute mycotoxicoses in livestock and also in human. Mycotoxins are fungal secondary metabolites that are toxic to vertebrates. Several natural and synthetic compounds with antioxidant properties seem to be potentially efficient in protecting against the toxic effects of micotoxins. This work was aimed to study the effects of natural maize antioxidant (carotenoids and tocols) on fungi (fusarium verticillioides) growth and on micotoxins accumulation in maize-based food products and in maize by-products.

Gli isomeri del CLA (Acido Linoleico Coniugato) potrebbero avere effetti benefici sulla salute in relazione al raggiungimento di un determinato intake, ma, per quanto ci è dato sapere, non esiste letteratura in Italia riguardante l'effettiva quantità di CLA negli alimenti e al relativo intake nell'uomo. Quindi è stata condotta una quantificazione degli isomeri c9,t11 e t10,c12 negli alimenti disponibili sul mercato italiano, seguita da una stima dell'intake di questi isomeri in una coorte della popolazione italiana attraverso un diario alimentare. Lo step successivo del progetto di ricerca, dovuto al livello molto basso di CLA trovato negli alimenti, è stato di investigare i fattori genetici che influenzano il CLA nella carne, per poter aumentare la concentrazione finale di CLA per il consumatore finale. Quindi gli obiettivi del lavoro sono stati: la stima dell'effettivo intake di CLA in Italia attraverso una completa analisi della concentrazione di c9,t11 e t10,c12 nei prodotti lattiero-caseari e carnei comunemente disponibili, e una valutazione dei fattori genetici coinvolti nella sintesi di CLA nella carne. / CLA could exert some healthy properties in relation to a needed daily intake, but, at our knowledge, no literature in Italy is currently available on the effective CLA amount in foods and on the relative intake in humans. Thus a quantification of c9,t11 and t10,c12 CLA isomers in foods available in Italy large retail-scale trade was performed, followed by an estimation of the isomers intake in a cohort of the Italian population by a food diary. Background 6 The following step of the research project, due to the very low concentration of CLA found in foods, investigated genetic factors affecting CLA in meat, in order to enhance its concentration for final consumers. Thus the aims of the present work were to estimate the effective CLA intake in Italy through a complete analisys of c9,t11 and t10,c12 concentrations in dairy and meat products commonly purchasable, and an evaluation on the genetic factors involved in CLA synthesis in meat.

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.

La presente ricerca ha lo scopo di sottolineare l'importanza degli antiossidanti naturali negli ultimi anni. Recenti studi hanno dimostrato l'importanza dei sottoprodotti della vinificazione in quanto particolarmente ricchi di composti fenolici. I fenoli possono essere recuperati da scarti (diminuendo il loro effetto inquinante) e usati come antiossidanti naturali in sostituzione di quelli chimici in sistemi alimentari per aumentare la shelf life. / The present research is aimed to underline the increasing importance that natural antioxidants have been gaining in the last years. Recent investigations have stressed the importance of vinification by-products as plant materials particularly rich in phenols. Phenols could be recovered by wastes (diminishing their pollutant effect) and used as natural antioxidant instead of chemical ones in food systems to extend the shelf life.

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.