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MAIDET
Coordinatore di progetto: GIUSEPPE MANDOLINO

Metodi Analitici Innovativi per la DEterminazione del THC in matrici vegetali

La presente proposta progettuale riguarda la filiera della canapa per uso alimentare e si focalizza su di un numero di varietà di canapa (Cannabis sativa L.) comunemente usate per la produzione di seme che verranno utilizzare per produrre il seme ed i suoi derivati quali olio e farine, presenti in maniera sempre più massiccia nel marcato anche nazionale. Il seme di canapa, come le radici, è privo dei tricomi ghiandolari e quindi non produce e accumula cannabinoidi. Tuttavia l’abbondanza di cannabinoidi nelle infiorescenze ed in particolare nelle brattee fiorali comporta che i lotti di seme di canapa siano spesso contaminati da residui di questi composti terpenofenolici. In particolare, pone specifiche problematiche la presenza come contaminante del THC, cannabinoide psicotropo, il cui livello nella pianta anche va tenuto sotto stretto controllo e al di sotto dello 0,2% del peso secco delle infiorescenze mature. La legislazione attuale prevede che il tasso di THC sia determinato mediante metodi cromatografici quali GC, GC-MS e HPLC-MS. L’impego sempre più frequente dei semi di canapa e dei loro derivati nell’industria alimentare pone la necessità di definire la tracciabilità della canapa dal seme al prodotto finale e di fornire ai vari attori della filiera ed al legislatore strumenti analitici precisi in grado di quantificare il tasso di cannabinoidi presenti sia nelle piante che nei derivati del seme. Inoltre si percepisce l’esigenza di adeguare il panorama varietale a questi nuovi usi, puntando in particolare all’ottenimento di varietà a maggiore produzione di seme e basso o nullo contenuto in THC. Nella presente proposta progettuale, si propongono una serie di work package ordinati proprio seguendo la filiera, e pertanto partendo dal miglioramento genetico fino ad arrivare al prodotto finale. Innanzitutto, si prevede di effettuare un lavoro di selezione di nuove breeding line a migliorata produzione di seme, e a basso o nullo contenuto di THC, utilizzando parentali quali la cv. Finola e varietà già costituite da CREA-CI praticamente prive di cannabinoidi (es. cv. Ermo). Questa attività già in corso presso il CREA-CI dovrebbe portare entro il termine del progetto a nuove varietà con una migliore performance in termini di produzione di seme e di germinabilità di tale seme rispetto a quelle attualmente in uso. Questa parte di lavoro verrà svolta presso la sede CREA-CI di Rovigo. La messa a punto e l’applicazione di metodi genetico-molecolari veloci per l’identificazione precoce di selezioni a basso o nullo tenore di THC verrà svolta presso la sede di Bologna e garantirà la velocizzazione e riduzione dei costi dei programmi di miglioramento genetico della canapa anche in programmi futuri. Inoltre, si valuteranno, con prove multiambiente in due aziende del CREA-CI (Rovigo e Osimo), già specializzate e con elevata competenza nella gestione di questa coltura, gli effetti dell’ambiente e del regime irriguo sulla produzione di seme di 14 varietà oggi in commercio, e di alcuni nuovi materiali in corso di sviluppo. Queste prove forniranno anche, oltre ad importanti informazioni sulla gestione agronomica ottimale per la produzione di seme e per la sua qualità, lotti di seme che saranno utilizzati per la produzione su piccola scala di farine, che verranno ottenute presso la sede di Foggia del CREA-CI. Seme e farine verranno poi analizzate con i tradizionali metodi GC per il contenuto ed il tipo di cannabinoide contaminante presente. Queste prove, oltre a fornire indicazioni sulla produttività, costituiranno una sorta di “standard di riferimento” analitico con il quale comparare le tecniche innovative che si verranno sviluppando nel corso del progetto e che saranno testate su questi stessi materiali. I cannabinoidi sono i composti di significato tassonomico che contraddistinguono la canapa. Tuttavia, la pianta di canapa è nota per essere una vera e propria “fabbrica chimica” producendo una enorme varietà di composti secondari appartenenti alle varie classi (terpeni, fenoli, ecc.), che sono di grande interesse sia per le loro possibili applicazioni in una varietà di settori industriali, sia per la possibile correlazione di alcuni con il contenuto in cannabinoidi. In termini di sicurezza alimentare, anche questi composti possono influenzare la qualità del seme e dei prodotti derivati, ed è pertanto di grande interesse effettuare una sorta di “fingerprinting” metabolico delle varietà di canapa in prova. Questa attività, di grande interesse scientifico e di potenziali sviluppi pratici, sarà svolta dal laboratorio di metabolomica del CREA-CI di Foggia, utilizzando le infiorescenze e altre parti della pianta coltivate nelle aziende già citate. Un altro aspetto fondamentale per garantire la sicurezza alimentare è la valutazione della contaminazione da funghi micotossigeni e quindi di micotossine eventualmente presenti in diversi lotti di semi prodotti nei vari ambienti e nelle farine da essi derivati. Questo aspetto sarà curato da CREA-CI Bergamo, che ha negli anni sviluppato questa expertise su diverse colture ed in particolare sul mais. La parte centrale di questa proposta progettuale riguarda la messa a punto di nuove metodologie chimico-analitiche per la determinazione del THC in planta, e su farine o oli derivati dal seme. Le tecniche che attualmente sembrano maggiormente promettenti, e suscettibili di scaling-up, di trasferimento in tempi relativamente brevi, di automazione, pur mantenendo un elevato grado di precisione, sembrano essere due: le tecnologie colorimetriche, basate sulla reazione di Beam, e la NIR (Near Infrared Reflectance). Entrambe queste tecnologie, già in fase avanzata di studio in diversi laboratori universitari promettono di poter arrivare in tempi relativamente brevi a metodi analitici di dosaggio del THC precisi, riproducibili, sensibili, e che non richiedono separazioni cromatografiche o apparecchiature sofisticate, e quindi utilizzabili da breeders della canapa, dalle agenzie di controllo delle coltivazioni di canapa, e dalle forze dell’ordine. L’obiettivo finale è porre le basi per una tecnologia rapida e poco costosa per il rilevamento, sia in planta che in matrici alimentari a base di canapa, del tasso di THC presente. La tecnologia NIR è la più promettente dal punto di vista dello sviluppo di sistemi portatili che possano essere utilizzati dalle agenzie di controllo o dalle forze dell’ordine; tuttavia la tecnica va validata confrontandola con le metodiche di analisi oggi previste (gascromatografia); la seconda strategia ad oggi molto promettente per lo sviluppo di sistemi analitici è quella colorimetrica basata sulla reazione di Beam. Quest’ultima strategia, pur non essendo “miniaturizzabile” in un dispositivo portatile, potrebbe diventare la tecnologia analitica di laboratorio di riferimento, e si presta molto bene in caso di validazione allo sviluppo di “pipelines” analitiche ad alta processività e totalmente automatizzate, con possibilità di essere installata in piccoli laboratori anche mobili per il controllo rapido ma preciso e quantitativo del THC. Si ritiene pertanto che queste due strategie, entrambe promettenti, debbano essere sviluppate, migliorate ed il loro uso testato su diversi tipi di materiale derivante dalla canapa, e che la presente proposta possa fornire un contributo in questa direzione. Per reperire le competenze necessarie a questi ultimi “workpackages” si attiveranno collaborazioni, tramite convenzioni, con laboratori da individuare, specializzati in questo settore.
Elenco strutture
Ministero delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali - Dipartimento delle politiche europee ed internazionali e dello sviluppo rurale - Direzione generale dello sviluppo rurale - DISR 4 - Ricerca e sperimentazione - Dipartimento delle politiche europee ed internazionali e dello sviluppo rurale - Direzione generale dello sviluppo rurale - DISR IV
CRA - Cerealicoltura e colture industriali - Rovigo

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