Untitled - Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali

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Comitato Scientifico
Carillo Petronia
Chambery Angela
Ciniglia Claudia
D’Onofrio Antonio
Di Maro Antimo
Fioretto Antonietta
Fuggi Amodio
Lubritto Carmine
Marasco Rosangela
Marrone Stefano
Papa Stefania
Parente Augusto
Rocco Lucia
Woodrow Pasqualina
A cura di
Prof. Amodio Fuggi
Prof. Stefania Papa
Dipartimento di Scienze e tecnologie Ambientali Biologiche e Farmaceutiche
Seconda Università degli Studi di Napoli
Via Vivaldi 43, Caserta
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Progetto AgRiGeNET
Il progetto “Network per la salvaguardia e la gestione delle risorse genetiche agro-alimentari” (AGRIGENET)
ha previsto la realizzazione di una rete di ricerca per la salvaguardia e la gestione delle risorse genetiche
vegetali campane, prendendo in considerazione varietà ed accessioni di specie ortive (Pomodoro,
Peperone, Melanzana, Cipolla, Carciofo, Fagiolo, Cece, Cicerchia, Lenticchia, Cavolo, Zucchino, Zucca,
Melone), specie frutticole (Albicocco, Susino, Pesco, Ciliegio, Melo) e della Vite.
Le istituzioni scientifiche coinvolte, operanti nella Regioni Campania, nel progetto sono state: il Consiglio
per la Ricerca in Agricoltura e l’analisi dell’economia agraria (CRA, nelle sedi operative campane CRA-ORT,
CRA-FRC e CRA-CAT), l’Ente Nazionale per Sementi Elette (ENSE), l’Università degli Studi di Salerno, la
Seconda Università degli Studi di Napoli, l’Università degli Studi del Sannio.
Il progetto AGRIGENET è stato articolato in 8 Work Packages.
WP 1 - Azioni di coordinamento e concertate dei vari Work Packages (Dott. Marco Scortichini CRA-FRC)
L’obiettivo principale del WP1 è stato quello di verificare lo stato di avanzamento del progetto e il
conseguimento dei risultati previsti dalle varie azioni mirate e di apportare eventuali azioni correttive in
caso di difficoltà nel raggiungimento degli obiettivi.
WP2 - Inventario del germoplasma vegetale campano (Prof. Vittorio Colantuoni-UNISA)
Il WP2 ha avuto come scopi principali la razionalizzazione e la capitalizzazione dei risultati già conseguiti e
disponibili, ottenuti grazie a precedenti programmi regionali, ministeriali ed europei volti alla tutela,
caratterizzazione e valorizzazione di accessioni vegetali campane nonché di apportare adeguate conoscenze
descrittive del germoplasma vegetale (orticole, fruttiferi, vite).
WP 3 - Raccolta, accertamento e conservazione in situ ed ex situ delle risorse genetiche agrarie a rischio di
estinzione della Regione Campania (Dott.ssa Romana Bravi-INRAN)
Il WP3 ha avuto come obiettivo prioritario la caratterizzazione genetica, morfo-fisiologica del germoplasma
agro-alimentare della Campania, con un approccio multi-disciplinare, al fine di fornire un’adeguata ed
aggiornata descrizione e valutazione di genotipi autoctoni appartenenti alle colture erbacee, arboree e
vitigni campani. L’approccio globale è stato funzionale e preliminare all’implementazione di una banca dati
del germoplasma vegetale campano (azione concertata inclusa nel WP7), con lo scopo di razionalizzare ed
integrare le informazioni e conoscenze già disponibili e generate ex-novo dal presente progetto su ecotipi
autoctoni di interesse agro-alimentare.
WP 4 - Caratterizzazione agronomica e genetica del germoplasma vegetale campano (Dott. Massimo
Zaccardelli CRA-ORT)
Il WP4 ha avuto come obiettivo di effettuare una caratterizzare agronomica delle diverse accessioni,
mediante l’utilizzo di descrittori riconosciuti a livello internazionale. Al fine di individuare eventuali casi di
sinonimie ed omonimie si è provveduto all’utilizzo di marcatori molecolari per discriminare in maniera
inequivocabile le diverse accessioni tra loro.
WP 5 - Caratterizzazione biochimica, nutraceutica e funzionale del germoplasma vegetale campano (Prof.
Amodio Fuggi SUN)
Il WP5 ha avuto l’obiettivo di effettuare una caratterizzazione degli accessioni effettuando la
determinazione quali-quantitativa dei principali composti a valenza nutraceutica e salutistica; la
caratterizzazione di proteine ed enzimi e marcatori metabolici (proteici e non); la distribuzione di metaboliti
(proteine, amminoacidi, carboidrati, composti secondari); la valutazione di potenziali attività biologiche
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(antimicrobiche, antiossidanti, allergeniche, antiproliferative, infiammatorie e proapoptotiche) e la
determinazione di elementi chimici prevalentemente metallici con analisi isotopiche.
WP 6 - Caratterizzazione chimico-fisica, nutrizionale e sensoriale del germoplasma vegetale campano
(Prof.ssa Marisa Di Matteo-UNISA)
Il WP6 si è posto l’obiettivo di caratterizzare i diversi gruppi di specie determinando la composizione
chimico fisica del germoplasma vegetale, valutando la capacità nutrizionale e individuando le principali
caratteristiche sensoriali nonché l’appetibilità.
WP 7 - Implementazione e gestione di una banca dati sulle risorse genetiche vegetali della Campania (Prof.
Massimo De Santo UNISA)
Il WP 7 ha avuto come obiettivo principale la realizzazione di servizi Web-Based per la gestione e diffusione
dei risultati ottenuti nel corso del Progetto. Dapprima si è provveduto ad acquisire informazioni dei dati da
conservare all’interno della database e successivamente vi è stata l’interazione con gli altri partner di
progetto.
WP 8 - AGRIGENET INFORMA: azioni di accompagnamento per la diffusione ed utilizzazione dei risultati
progettuali e per la formazione di agricoltori e tecnici (Dott.ssa Rosa Pepe CRA-ORT)
L’obiettivo principale del WP8 AGRIGENET INFORMA è stato il coordinamento di una serie di azioni di
accompagnamento e divulgazione capillare, in collaborazione con eventuali altri Programmi di salvaguardia
delle risorse genetiche regionali campane, per promuovere e diffondere le conoscenze e le informazioni
sviluppate da AGRIGENET presso agricoltori, tecnici ed operatori del settore agricolo campano. Inoltre sono
state attuate azioni per la sensibilizzazione dei consumatori verso i prodotti agro-alimentari tipici campani.
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Polifenoli, Vitamina C and Vitamina E ed altri metabolite in varietà locali di ciliegio della Regione
Campania
Iannuzzi F., Mirto A., Woodrow P., Carillo P., Fuggi A.
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali, Biologiche e Farmaceutiche, Seconda Università degli
studi di Napoli, Via Vivaldi 43, 81100, Caserta
[email protected]
La conservazione e valorizzazione della Agrobiodiversità, richiede la caratterizzazione delle cultivar
tradizionali (landraces), selezionate dagli agricoltori nel corso dei secoli e particolarmente adattate
all’ambiente in cui si sono evolute. I consumatori sono sempre più interessati a cibi di qualità collaudati da
una tradizione secolare (DOP, IGP) importanti non solo per le loro proprietà nutrizionali ma anche per
quelle nutraceutiche cioè per quei fattori che, agendo in modo sinergico, permettono di conservare il
generale stato di benessere dell’organismo a breve, medio e lungo termine. Molti di questi nutrienti, infatti,
svolgono ruoli importanti nella prevenzione di varie malattie degenerative, quali patologie cardiovascolari,
cancro, diabete e malattie neurodegenerative. Il ciliegio (Prunus avium L.) è una cultura presente in
Campania da più di 2000 anni. E’ stata sempre molto apprezzata e non sorprende quindi il notevole numero
di varietà locali presenti.
Alla luce di tali considerazioni e nell’ambito della conservazione e valorizzazione della agrobiodiversità, in
questo lavoro si è proceduto alla determinazione di una serie di metaboliti in frutti delle varietà locali di
ciliegio del germoplasma campano inserite nel progetto Agrigenet. Sono stati analizzati polifenoli,
antociani, zuccheri solubili, sorbitolo, amminoacidi liberi, acidi organici, vitamina C e Vitamina E. I frutti a
maturazione commerciale sono stati raccolti presso l’azienza
"CRAA-Azienda Agricola Sperimentale
Improsta" della Regione Campania.
Campioni rappresentativi dei frutti a maturità commerciale erano raccolti presso l’azienda regionale "CRAAImprosta", tagliati e conservati at -80 °C per le analisi.
ll contenuto di polifenoli variava tra 250 mg/100g parte edibile (PE) nell’accessione “Cervone” a 50
mg/100g PE nella accessione “Marfatana” mentre quello degli antociani variava tra un massimo di 60
mg/100g PE nella accessione “Mulegnana Nera”ad un minimo di 1.3 mg/100g PE della accessione
“Patanara” La vitamina E (α- e ɤ- tocoferolo) variava da un massimo di 0.3mg/100g PE nell’accessione “San
Michele” ad un minimo di 0.1 mg/100g PE nell’accessione “Nera Dura di Mugnano”.
La Vitamina C era più elevata nei frutti della accessione “Cervone” (circa 23mg/100g PE) mentre in
“Pagliaccio” era molto bassa 1.7mg/100g PE.
Gli zuccheri mostravano una notevole variabilità. Glucosio e fruttosio erano gli zuccheri più abbondanti e
rappresentavano circa l’80% degli zuccheri solubili, il saccarosio era al media il 2%. Il sorbitolo era intorno al
15% con variazioni tra le accessioni tra il 10 e il 20%. Tra le accessioni con frutti più ricchi di zuccheri si
ritrovavano Bologna, Lattacci, Sant’Anna, mentre tra quelle più povere si trovavano Cannamela, Corniolo e
Mulegnana Nera. Anche il contenuto di acidi organici era dipendente dalla accessione e mostrava un
massimo acidi organici variavano in Gli acidi organici mostravano erano rappresentati per più dell’80% del
totale da acido malico e acido citrico. Tali dati vanno ad integrare i dati genetici e agronomici per una
migliore caratterizzazione degli ecotipi e per il loro inserimento in programmi di valorizzazione della
Regione Campania.
Il lavoro è stato finanziato da “Regione Campania, PSR 2007/2013, Misura 214, Azione f2, progetto
Agrigenet”.
Parole chiave: ciliegio, profilo metabolico, polifenoli
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Caratterizzazione bioagronomica e pomologica del germoplasma di ciliegio dolce della regione Campania
Pasquariello M. S., Mastrobuoni F., Zampella L., Scortichini M., Petriccione M.
CRA – Unità di Ricerca per la Frutticoltura, Via Torrino, 3, 81100 Caserta
[email protected]
Questo studio fa parte del progetto denominato “Network per la salvaguardia e la gestione delle risorse
genetiche agro-alimentari (acronimo: AGRIGENET) finanziato dalla Regione Campania, e che prevede la
creazione di un network di ricerca per la protezione ed il management delle risorse genetiche della regione
Campania. La riscoperta e lo studio di varietà frutticole autoctone, rappresenta uno strumento valido per
preservare le cultivar locali a rischio di erosione genetica. Infatti ciò consentirebbe di arricchire “l’offerta
varietale” con cultivar/ecotipi autoctoni che ben si adattano alle condizioni ambientali locali e capaci di
resistere e/o tollerare le malattie tipiche della coltura considerata. L’Unità di Ricerca per la Frutticoltura di
Caserta (CRA-FRC) ha condotto una caratterizzazione bio-agronomica e pomologica di diverse specie
frutticole, tra cui antiche cultivar di ciliegio dolce appartenenti al germoplasma locale.
In questo studio sono state analizzate, dal punto di vista morfologico e qualitativo, 43 tra cultivar ed
ecotipi di ciliegio dolce, provenienti dal campo-collezione del germoplasma presente presso l’azienda
Improsta di Eboli (Salerno) della Regione Campania. Sono state valutate alcune caratteristiche della pianta
come: il portamento, la fenologia e la produttività associate alle caratteristiche delle foglie e dei fiori. I
frutti sono stati raccolti tra fine maggio e inizio giugno allo stadio di maturità commerciale e su di essi sono
state condotte le seguenti determinazioni analitiche: il peso, l’altezza, la larghezza e lo spessore del frutto
e del nocciolo; la lunghezza e lo spessore del peduncolo. Sui frutti interi sono state effettuate alcune
determinazioni fisico-chimiche quali: il colore e la consistenza, mentre sul succo sono stati determinati: il
pH, il contenuto in solidi solubili (TSS, °Brix) e l’acidità titolabile (TA). La dimensione dei frutti variava da
medio-piccola a grande mentre le forme più ricorrenti erano la cordata e la cordata depressa. Il peso
medio dei frutti variava da un valore minimo di 2.75±0.38 g ad un massimo di 12.4±1.5 g rispettivamente
in Pomella e Spernocchia. Nella maggior parte dei frutti, il peduncolo è risultato essere di media lunghezza
ad eccezione della cultivar Cervina il cui peduncolo raggiungeva la lunghezza di 5.7±0.52 cm. Il contenuto
in solidi solubili (TSS, °Brix) è risultato alquanto diverso tra i frutti delle diverse cultivar/ecotipi, variando
rispettivamente da un valore minimo di 12±0.45 ad un valore massimo di 18.5±0.95 in Cannamela e
Marfatana. Una considerevole variabilità tra i frutti appartenenti alle diverse cultivar/ecotipi è emersa per
quanto riguarda il colore della buccia, esso infatti variava dal giallo-rosso in Paesanella, Marfatana e
Zuccarenella, al rosso scuro in Montenero, Antuono e Mulegnana Nera. Per quanto riguarda invece il
colore della polpa esso variava dal giallo al rosso scuro.
I risultati ottenuti in questo studio suggeriscono che molte delle cultivar/ecotipi di ciliegio dolce analizzate
presentano delle particolari ed interessanti caratteristiche che potrebbero essere considerate e migliorate
allo scopo di una loro possibile reintroduzione “in coltivazione” nell’ambito di progetti finalizzati alla
salvaguardia dell’agrobiodiversità.
Parole chiave: Ciliegio dolce-biodiversità-analisi morfologiche-pomologia
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Zuccheri, Polifenoli e Vitamina E in frutti di Varietà locali di susino e pesco della Regione Campania.
studi di Napoli, Via Vivaldi 43, I-81100, Caserta
[email protected]
Nell’ambito della conservazione e valorizzazione della Agrobiodiversità, un aspetto prioritario è costituito
dalla caratterizzazione delle cultivar tradizionali (landraces), selezionate dagli agricoltori e particolarmente
adattate all’ambiente in cui si sono evolute. Accanto a metodi basati su caratteri morfologici, fenologici,
genetici, si vanno sempre più utilizzando caratteri quali-quantitativi di tipo proteomico e metabolomico,
come indicatori non della potenzialità di sviluppo di una data cultivar ma della sua effettiva espressione
fenotipica in quell’areale e in quel periodo. Lo studio del profilo metabolico in prodotti di interesse
alimentare permette di determinarne le caratteristiche alla raccolta e di effettuarne la tracciabilità lungo
tutta la filiera agro-alimentare, come anche nei prodotti trasformati nei quali le caratteristiche
organolettiche non possono più essere utilizzate. Essi nel loro insieme vanno a definire una impronta
digitale dell’organismo o sua parte utile per definire, proteggere e tracciare, in particolare, i prodotti tipici,
per i quali si richiede di conoscere “dove”, “come” e “quando” sono stati ottenuti.
In questo lavoro sono stati determinati, quindi, zuccheri, sorbitolo, amminoacidi, acidi organici e metaboliti
a carattere nutraceutico come polifenoli, antociani, vitamina E (α-tocoferolo e ɤ-tocoferolo) nella parte
edibile di frutti delle accessioni di susino e pesco del germoplasma campano contenute nel progetto
Agrigenet coltivate presso il "CRAA-Azienda Agricola Sperimentale Improsta" della Regione Campania e di
varietà commerciali.
Frutti di susino alla raccolta mostrava una notevole variabilità per quanto riguarda la distribuzione di
zuccheri solubili. In accessioni come “Sila”, tali zuccheri erano pari al 4% circa della parte edibile, mentre in
accessioni come “Del Carmine” e “Pezza Rossa” tale contenuto era inferiore all’1%. Il sorbitolo
rappresentava mediamente il 18% del contenuto degli zuccheri solubili. Tutte le accessioni di susino
analizzate avevano un contenuto di polifenoli superiore di almeno il 100% rispetto al dato USDA.
Particolarmente ricchi di polifenoli erano i frutti delle accessioni “Santa Paola”, “Coglie e Astad Bianca” e
“Santangiolese”, mentre un contenuto minore si riscontrava in “San Rafele” e “Pappacona”. La frazione di
antociani era mediamente inferiore all’1% del polifenoli totali. Il contenuto di Vitamina E era nella maggior
parte delle accessioni paragonabile al dato USDA, mentre per le accessioni “Santa Paola” e “Santangiolese”
era superiore di oltre il 100% a tale valore.
Le pesche dell’accessione “Zingara Nera” mostravano il contenuto maggiore di zuccheri solubili, pari a circa
l’8% del peso fresco, quantità paragonabile al dato USDA. Nelle pesche il sorbitolo rappresentava
mediamente il 4% degli zuccheri solubili. Le accessioni “Ciccio e Petrino” e “Bellella di Melito” erano le più
ricche di polifenoli. La frazione di antociani nelle pesche era inferiore all’ 1% del totale dei polifenoli.
L’accessione “Marzocchella” risultava la più ricca di vitamina E con quantità in linea con il dato USDA.
I dati ottenuti sono stati utilizzati per un’analisi multivariata che ha fornito risultati sulla similarità delle
varie accessioni. I profili di metaboliti ottenuti sono stati utilizzati anche per integrare i dati agronomici e
genetici per una migliore caratterizzazione della agrobiodiversità del susino e del pesco in Campania.
Il lavoro è stato finanziato da “Regione Campania, PSR 2007/2013, Misura 214, Azione f2, progetto
Agrigenet”.
Parole chiave: susine, pesche, vitamina E, polifenoli
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Valutazione bio-agronomica e pomologica di genotipi di melo della regione Campania
Zampella L., Pasquariello M. S., Mastrobuoni F., Rega P., Scortichini M., Petriccione M.
[email protected]
Nella regione Campania, le particolari condizioni climatiche e del suolo influenzano la coltivazione di una
vasta gamma di specie di alberi da frutto con esigenze diverse. Lo studio e l'eventuale valorizzazione delle
colture frutticole locali, che spesso includono varietà autoctone o ecotipi, è un modo efficace per la
conservazione del germoplasma a rischio di erosione genetica. Al tempo stesso ciò permette di
incrementare la potenziale offerta frutticola nel caso in cui siano riscontrate particolari caratteristiche
nutrizionali, organolettiche e salutistiche.
Nell'ambito del progetto "Network per la salvaguardia e la gestione delle risorse genetiche agro-alimentari
(AGRIGENET)", finanziato dalla Regione Campania - Italia PSR 214 - azione f2, l'Unità di Ricerca per
Frutticoltura (CRA - FRC) di Caserta, ha effettuato la caratterizzazione bio-agronomica del germoplasma
frutticolo di melo (Malus x domestica Borkh).
Materiale vegetale di 44 cultivar / ecotipi di melo è stato reperito dal campo sperimentale "Fizzo" di AirolaBucciano (BN) o presso agricoltori custode e propagato nel campo di conservazione del germoplasma melo
"Area Nova" di Pignataro Maggiore (CE). Successivamente, queste varietà locali sono state caratterizzate
utilizzando descriptor list UPOV per le caratteristiche agronomiche, fenologiche, pomologiche e qualitative.
Tutte le cultivar / ecotipi hanno mostrato un’ampia variabilità nelle date di raccolta che vanno da Giugno
("San Giovanni") a Ottobre ("Bianca di Grotttolella"). Il peso medio più alto (> 200 g) è stato registrato per
"Melone", "Ananassa", "Trumuntana", "Capo ‘e Ciuccio" e "Zampa di Cavallo". Sono state inoltre
identificate diverse forme dei frutti, che variavano da oblata ("Fierro") a ellissoidale, sferoidale o troncoconico breve. La maggior parte dei frutti ha mostrato un colore di fondo della buccia verde o giallo-verde e
poche accessioni hanno presentato sovraccolore rosso. "Zampa di Cavallo" e "Trumuntana" presentano
inoltre anche rugginosità diffusa e ampie lenticelle. La polpa si presenta principalmente bianca e solo in
"Arito" è bianco-verdastra.
Per quanto riguarda le caratteristiche pomologiche sono risultate cultivar interessanti "Zampa di Cavallo" e
"Bianca di Grottolella" che potrebbero essere oggetto di riconsiderazione al fine di aumentare la
produzione per il mercato locale che preferisce ancora i prodotti tipici dell'agricoltura. Inoltre per alcune
caratteristiche, come la resistenza ai parassiti e alle manipolazioni, potrebbe essere interessante utilizzare
le cultivar / ecotipi in programmi di miglioramento genetico. Questo studio bio-agronomico e pomologico
effettuato sul germoplasma melicolo locale è risultato un valido strumento per rilevare omonimie e
sinonimie tra le diverse cultivar analizzate che potrebbero essere confermate dall'analisi molecolare.
"Bianca di Grottolella" e "Limoncella" sono già coltivate in diverse aree della regione Campania, in aziende
agricole dove queste cultivar trovano condizioni climatiche e pedologiche ottimali, migliorando la loro
produttività e le caratteristiche qualitative dei frutti.
Parole chiave: mele, germoplasma, tratti agronomici, pomologia
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Caratterizzazione bio-agronomica del germoplasma pesco della regione Campania
Mastrobuoni F., Zampella L., Pasquariello M. S., Scortichini M., Petriccione M.
[email protected]
Dopo l’approvazione, nel 1992, della Convenzione sulla Diversità Biologica di Rio de Janeiro, sono state
intraprese molte iniziative relative alle risorse genetiche vegetali (RGV). Gli obiettivi di tali iniziative sono
diversi: individuazione e recupero delle risorse genetiche vegetali a rischio di estinzione, loro
caratterizzazione, conservazione, uso sostenibile e sensibilizzazione dell’opinione pubblica sulla loro
importanza per l’agricoltura e per l’ambiente. La riscoperta e lo studio di varietà frutticole locali,
rappresentare un valido mezzo di salvaguardia di cultivar locali a rischio di erosione genetica. Nell’ambito
del progetto “Network per la salvaguardia e la gestione delle risorse genetiche agro-alimentari (Agrigenet)”,
finanziato dalla Regione Campania nell’ambito del PSR misura 214-azione f2, l’Unità di Ricerca per la
Frutticoltura di Caserta, si è interessata del reperimento e della caratterizzazione bio-agronomica di
accessioni locali del germoplasma locale di pesco. Il pesco (Prunus persica Batch.) è il terzo più importante
albero da frutto al mondo, e il secondo in Europa (EU), dopo il melo.
Fino agli anni ’50, il panorama varietale tradizionale campano è dominato da pesche a polpa bianca,
succose e aromatiche a maturazione, ma dalla brevissima shelf-life nel post-raccolta. Successivamente,
dopo la Seconda Guerra Mondiale, queste tipologie vengono rapidamente sostituite dalle più vantaggiose
cultivar a polpa gialla e molto soda. La storia di molte di queste vecchie varietà è strettamente legata alle
tradizioni del territorio della Campania. Il loro valore è elevato anche poiché diverse di esse mostrano
elevata adattabilità al territorio di origine, mostrando pregiate caratteristiche qualitative dei frutti e, in
alcuni casi, una discreta tolleranza ai patogeni più diffusi negli ambienti del Sud Italia, causa di importanti
perdite di produzione. Le metodiche di identificazione varietale comunemente utilizzate nelle specie
frutticole, si basano sulle valutazioni delle caratteristiche fenologiche, agronomiche, biometriche e
pomologiche che possono essere influenzate da condizioni ambientali e di coltivazione, richiedendo,
conseguentemente, numerosi anni di osservazione e valutazione per ottenere un giudizio definitivo. A
causa del Plum pox virus (PPV), un membro del genere Potyvirus della famiglia delle Potyviridae, agente
eziologico della Sharka, delle 53 accessioni obiettivo del progetto, solo 5 di esse sono state recuperate
presso un campo sito in Giugliano (NA). Quattro accessioni: “Bellella di Melito”, “Picarella”, “Zingara Nera”,
“Rossa Tardiva di Caiazzo” sono delle pesche bianche, mentre “Angelo Marzocchella” è una nettarina gialla.
Queste varietà locali sono state caratterizzate da un punto di vista agronomico, pomologico e fenologico,
utilizzando la lista dei descrittori UPOV. Tutte le accessioni mostrano un’epoca di raccolta nel mese di
luglio, ad eccezione di “Rossa Tardiva di Caiazzo”, che matura durante la terza decade di ottobre. Il più alto
peso medio dei frutti (250 g), è stato riscontrato in “Bellella di Melito”, seguito da “Zingara Nera” (175 g),
“Picarella” (161 g), “Angelo Marzocchella” (155 g) e “Rossa Tardiva di Caiazzo” (110 g). “Bellella di Melito”,
“Zingara Nera” and “Picarella” mostrano un frutto sferoidale in senso longitudinale e trasversale, buccia
striata con sovraccolore rosso chiaro, polpa bianca con media tessitura e consistenza. “Angelo
Marzocchella” mostra un frutto sferoidale in senso longitudinale e trasversale, di colore giallo e sovracolore
rosso vivo, semi-luminosa e sfumata, aderente alla polpa, la quale si presenta di colore aranciato chiaro e
non venata di rosso nè alla polpa, né al nocciolo, con tessitura media, semi-aderente al nocciolo. “Rossa
Tardiva di Caiazzo” è una pesca simile alle “Nectavigne” di origine francese. Presenta frutti con polpa di
colore bianco intensamente invasi di rosso. La pianta è rustica e resistente ai principali parassiti.
Parole chiave: pesco, germoplasma, varietà locali, analisi agronomiche.
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Variazione stagionale della composizione fenolica e delle attività antiossidante e antinfiammatoria di
Calamintha nepeta (L.) Savi
Piccolella S., Pacifico S., Nocera P., Russo R., Monaco P.
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali, Biologiche e farmaceutiche, Seconda Università di Napoli,
Via Vivaldi 43, 81100 Caserta
[email protected]
Calamintha nepeta (L.) Savi (Lamiaceae), nota anche col nome di mentuccia o “nepitella”, è una piccola
erba aromatica medicinale, nativa dei paesi del Mediterraneo, ampiamente utilizzata per le proprietà
diaforetica, espettorante, antipiretica e digestiva ad essa tradizionalmente ascritte. Al fine di effettuare un
accurato screening chimico e biologico della pianta e di valutare come la fenofase influenzi il suo contenuto
di polifenoli, i campioni della pianta sono stati raccolti in diverse fasi del suo ciclo vitale (Lug/Ott 2012 e
Gen/Apr 2013).
Ciascun campione, precedentemente estratto usando come solvente estraente una soluzione idroalcolica, è
stato analizzato per stimarne il contenuto di polifenoli mediante il connubio di tecniche cromatografiche
(HPLC-DAD) e spettrometriche di massa (ESI-MS/MS). Il profiling metabolico ha evidenziato marcate
variazioni quali-quantitative dei costituenti fitochimici della pianta durante l’intero ciclo vitale. In
particolare è stato dimostrato che l’abbondanza relativa di ciascun metabolita era strettamente dipendente
dal tempo di raccolta. Infatti, mentre l’acacetina e i derivati dell’acido caffeico sono risultati ubiquitari,
alcuni metaboliti caratterizzavano principalmente alcune stagioni. Ad esempio i glicosidi della quercetina
sembravano essere prodotti principalmente durante le stagioni estiva e autunnale, l’estratto autunnale era
particolarmente ricco di acido tuberonico e del suo caffeoil-derivato, che, al contrario, era assente negli
altri tre campioni analizzati. La presenza dell’acido rosmarinico è stata, infine, rilevata solo negli estratti
invernale e primaverile.
La capacità antiossidante degli estratti idroalcolici investigati è stata valutata mediante l’applicazione di
diversi test. Tutti i campioni erano in grado di ridurre il radicale DPPH e il catione radicalico ABTS, anche se
in misura diversa. Infatti, comparando i valori di ID50, è stato osservato che l’estratto autunnale era due
volte meno efficace degli altri. Al contrario, i campioni raccolti in estate e in inverno hanno mostrato un
potere riducente del catione Fe3+ maggiore rispetto agli altri. Inoltre, l’indice RACI ha enfatizzato che
l’estratto estivo era il più attivo, mentre quello autunnale era caratterizzato dalla minore capacità
antiossidante. Sebbene il campione raccolto in estate esercitasse la più alta capacità antiossidante in
sistemi cell-free, l’estratto invernale, contenente una quantità di acacetina e suoi derivati circa quattro
volte maggiore rispetto ai derivati dell’acido caffeico, è risultato essere il più attivo come agente
citoprotettivo e antinfiammatorio, capace di inibire la sintesi dell’enzima COX-2 del 40,10%, paragonabile al
desametasone, usato come controllo positivo. I dati ottenuti hanno, dunque, sottolineato che la natura dei
polifenoli, la loro concentrazione, e soprattutto il loro rapporto nel fitocomplesso, sono fondamentali nella
determinazione della bioattività. I risultati dell’analisi delle componenti principali (PCA) sembravano
confermare le nostre precedenti osservazioni.
I dati raccolti durante tutto il periodo considerato gettano le basi per ulteriori studi volti all’investigazione
dei cambiamenti del contenuto di polifenoli bioattivi in un periodo di tempo più esteso, per definire le
condizioni sperimentali più idonee per la formulazione di prodotti basati su estratti standardizzati con
proprietà antiossidanti e antinfiammatorie uniche.
Parole chiave: Calamintha nepeta (L.) Savi, analisi LC–MSn, polifenoli, attività antiossidante, attività
antinfiammatoria
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Composizione chimica, valore nutrizionale e proprietà antiossidanti di cultivar di Prunus avium autoctone
della regione Campania
Pacifico S., Di Maro A., Piccolella S., Lettieri A., Greco V., Monaco P.
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali, Biologiche e farmaceutiche, Seconda Università di Napoli,
Via Vivaldi 43, 81100 Caserta.
[email protected]
Durante un programma di screening finalizzato alla valutazione delle proprietà antiossidanti e
antiproliferative, così come delle proprietà nutrizionali di piante edibili locali, due cultivar endemiche di
Prunus avium (ciliegia dolce 'Del Monte' e 'Della Recca') hanno catturato il nostro interesse.
Per ciascuna cultivar è stato determinato il contenuto di macronutrienti (proteine, carboidrati, lipidi) e
quello degli amminoacidi liberi e totali. Entrambe mostravano un contenuto di umidità simile (circa 83%). Il
contenuto di proteine e lipidi nella cultivar ‘Della Recca’ era leggermente superiore (di 1,01 e 1,14 volte,
rispettivamente), analogamente alla quantità di glucosio e fruttosio presente (circa 1,01 volte per entrami
gli esosi), mentre il saccarosio era maggiormente presente nella cultivar ‘Della Recca’.
Le analisi HPLC–ESI/MSn, a cui sono stati sottoposti gli estratti fenolici opportunamente preparati mediante
tecniche estrattive a partire da ciliegie liofilizzate, hanno mostrato che le cultivar investigate differivano
considerevolmente per la loro composizione polifenolica incolore, sia dal punto di vista qualitativo che
quantitativo. Infatti, è stato dimostrato che l’estratto polifenolico delle ciliegie ‘Della Recca’ era più ricco di
derivati idrossicinnamoilici dell’acido chinico, in particolare degli acidi 4-O-cumaroilchinico e 5-Ocaffeoilchinico, mentre l’estratto delle ciliegie ‘Del Monte’ era caratterizzato da un alto contenuto di
flavonoidi, tra i quali la quercetina-3-O-rutinoside era il più abbondante.
L'abbondanza relativa dei costituenti e la loro sinergia ha portato alla formulazione di estratti in grado di
esercitare una simile attività antiradicalica ma differente attività antiproliferativa. Le proprietà
antiradicaliche degli estratti sono state valutate mediante i metodi DPPH e ABTS. Le ciliegie ‘Della Recca’ si
sono dimostrate maggiormente efficaci nella riduzione di entrambi i radicali target. Infatti, sebbene
entrambi gli estratti abbiano mostrato un’attività dose-dipendente, la cultivar ‘Della Recca’ ha esibito
un’attività antiradicalica considerevole: alla dose testata di 62,5 μg/mL il catione radicalico ABTS era
convertito nella sua forma ridotta per l’88,7% e il radicale DPPH per il 75,3%.
L’efficacia antiproliferativa degli estratti è stata valutata mediante test MTT su cinque linee cellulari
tumorali (HepG2, A549, HeLa, SK-B-NE(2)-C, e SH-SY5Y), fornendo risposte ampiamente variabili. La linea
cellulare di cancro della cervice uterina (HeLa) sembrava essere più sensibile all’azione antiproliferativa
rispetto alle altre. L’estratto della cultivar ‘Della Recca’ ha mostrato un’attività inibente dose-dipendente,
con un valore di ID50 pari a 86,5 e 53,4 μg/mL dopo 24, e 48 ore di esposizione, rispettivamente.
Parole chiave: Prunus avium cv., valore nutrizionale, LC–MS/MS, attività antiossidante, citotossicità
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Valutazione in vitro del potenziale anti-genotossico di Prunus avium (L.) nei confronti del danno al
DNA indotto dal muschio xylene.
Mottola F, Santonastaso M, Costagliola D, Napolitano A, Suero T, Feola V, Stingo V, Fuggi A, Rocco L.
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali, Biologiche e Farmaceutiche (DiSTABiF), Seconda
Università di Napoli, Via Vivaldi 43, Caserta
[email protected]
Molti composti rilasciati nell'ambiente possono interagire con il materiale genetico inducendo così
danni al DNA. Tuttavia, alcuni prodotti di origine naturale, noti come antiossidanti, sono in grado di
contrastare quest’ azione genotossica proteggendo il DNA dagli insulti esterni. Lo scopo di questa
ricerca è stato quello di valutare il potenziale antigenotossico dell’estratto di Prunus avium (L.) alla
concentrazione di 316 mg/ml in opposizione all’attività esercitata da un muschio artificiale, il muschio
xylene (MX) alla concentrazione di 1 ng/L. Lo studio è stato condotto in vitro utilizzando come modello
sperimentale le cellule embrionali di spigola (Dicentrarchus labrax, DLEC) e tre diversi tempi di
esposizione: 3, 24 e 48 ore. Le risposte cellulari e molecolari utilizzate come biomarkers di
antigenotossicità sono state valutate in termini di: integrità genomica con il Comet Assay, grado di
apoptosi mediante il Diffusion Assay e stabilità genomica del templato (GTS %) con la tecnica RAPDPCR. I dati raccolti sono stati poi analizzati utilizzando il test t di Student (p-value <0,05). I risultati del
Comet Assay hanno mostrato un aumento statisticamente significativo del recupero dell’integrità del
DNA dopo 48 ore di co-esposizione ad entrambe le sostanze (MX ed estratto di Prunus avium (L.)).
Infatti, la percentuale di DNA presente nella coda della cometa, per i campioni non trattati, è risultata
essere pari a 6,31 ± 1,02 (3 ore), 6,69 ± 0,85 (24 ore) e 8,14 ± 0,97 (48 ore). Per contro, l’esposizione al
solo MX, induce un aumento della percentuale di DNA nella coda pari a 17,24 ± 1,46 (3 ore), 20,72 ±
2,30 (24 ore) e 18,82 ± 1,32 (48 ore). Riguardo i risultati ottenuti in seguito alla co-esposizione, la
percentuale di DNA nella coda è stata 11,22 ± 1,00 (3 ore), 11,61 ± 1,28 (24 ore) e 10,54 ± 1,89 (48 ore).
I risultati del Diffusion Assay, invece, non hanno mostrato alcuna riduzione statisticamente significativa
del grado di apoptosi indotta dal MX. Infine, è stata valutata la percentuale di stabilità del genoma dei
campioni analizzando i profili polimorfici corrispondenti ottenuti mediante RAPD-PCR. In dettaglio, il
trattamento con il solo MX ha indotto una diminuzione della stabilità genomica del 64% dopo 3 ore, del
67% dopo 24 ore e del 42% dopo 48 ore. Il trattamento combinato con MX ed estratto di Prunus avium
(L.) ha determinato un aumento della stabilità genomica rispetto all'esposizione al solo MX; infatti, la
riduzione del GTS% dopo 3 ore è stata del 45% e dopo 24 e 48 ore, è risultata essere del 23% e 17%
rispettivamente. I risultati di questo studio hanno dimostrato che l’estratto di Prunus avium (L.) è in
grado di contrastare in vitro gli effetti genotossici indotti dal MX dopo 48 ore di esposizione; fornendo,
così, nuovi stimoli per futuri studi di antigenotossicità. È possibile, quindi, ipotizzare l'uso di estratti
naturali al fine di ridurre gli effetti tossici sulla salute umana indotti da inquinanti ampiamente diffusi
nelle acque, quali i prodotti farmaceutici e per la cura personale (PPCPs).
Parole chiave: Prunus avium (L.), muschio xylene, DLEC, antigenotossicità, stabilità genomica.
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Valori nutrizionali e attività antiossidante della lenticchia (Lens culinaris Medik) di Valle Agricola, nel
Centro-Sud d’Italia
Landi N., Chambery A., Di Giuseppe A.M.A., Parente A., Di Maro A.
studi di Napoli, Via Vivaldi 43, 81100, Caserta
All’inizio del 20° secolo, l’Italia era uno dei più importanti produttori di lenticchie (Lens culinaris Medik) nel
bacino del Mediterraneo. Attualmente, questo legume è principalmente coltivato nelle aree marginali e
montuose del Centro-Sud d’Italia e in alcune isole minori. Molte cultivar autoctone di lenticchia sono
scomparse e altre sono a rischio di estinzione.
Nel comune di Valle Agricola e nella fascia pedemontana del Massiccio del Matese in provincia di Caserta, si
produce in piccole quantità una lenticchia molto pregiata, detta lenticchia di Valle Agricola, riconosciuta
come ecotipo locale tipico dalla Regione Campania. Essa viene prodotta in piccole quantità e perciò è
interessante applicare strategie per preservarne la variabilità genetica, tra cui quelle basate sulla
caratterizzazione biochimica e valorizzazione nutrizionale. Inoltre, preservarne la coltivazione potrebbe
averne un impatto positivo sull’agricoltura e l’ambiente.
In tale contesto, noi abbiamo studiato i valori nutrizionali e il profilo metabolico dei semi di Lens culinaris
Medik di Valle Agricola, non essendo disponibili in letteratura dati nutrizionali su tali lenticchie. L’analisi è
stata focalizzata sul contenuto di umidità, ceneri, proteine, carboidrati e lipidi totali, composizione
amminoacidica, polifenoli totali, ed attività antiossidante mediante saggio ORAC. Il contenuto di proteine,
lipidi e carboidrati totali è risultato essere pari a 26,27±0,52, 2,5±0,2 e 56,72 g/100g di lenticchie,
rispettivamente; mentre quello di ceneri ed umidità è di 3,50±0,0 e 8,60±0,20 g/100g. L’analisi
amminoacidica ha rivelato un alto contenuto degli amminoacidi essenziali leucina, isoleucina, lisina e
treonina, mentre metionina e cisteina sono risultati essere amminoacidi limitanti. Inoltre, le analisi hanno
mostrato che le lenticchie di Valle Agricola hanno una buona attività antiossidante, grazie alla presenza di
polifenoli (23,14±0,76 mg/g di lenticchie), che corrispondono a 6540±203 µmol TE/100g.
Infine, sono stati stimati fattori nutrizionali come gli inibitori di proteasi relativamente alla loro capacità di
inibire tripsina e chimotripsina. L’attività di tali inibitori è stata stimata sia su lenticchie crude che cotte.
Entrambe le attività inibenti diminuiscono di circa 10 volte (per la chimotripsina) e 6 (per la tripsina) in
seguito al trattamento termico, confermando perciò la presenza di più bassi livelli di questi fattori antinutrizionali dopo il processo di bollitura.
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Attività antimicrobica in estratti di Prunus avium e Malus domestica
Ciniglia C., Cioppa D., Marasco R.
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali, Biologiche, Farmaceutiche – Seconda Università di
Napoli - Via Vivaldi, 43 Caserta
L'ampia varietà di molecole biologicamente attive presenti nel regno vegetale ha provveduto ad
incrementare l'interesse di biologi, chimici e farmacologi verso la caratterizzazione chimica di composti
vegetali, per studiarne le attività biologiche, identificare i possibili meccanismi d’azione ed ottimizzare, in
ultimo, le coltivazioni a scopo produttivo.
Le piante possiedono meccanismi di difesa naturali contro le infezioni microbiche, grazie alla presenza nei
loro tessuti di composti di natura fenolica, come i flavonoidi e di natura proteica, di terpenoidi e di oli
essenziali che svolgono un ruolo attivo in tale difesa. Pertanto, in seguito ad un incremento della resistenza
dei microrganismi patogeni agli antibiotici usati correntemente in terapia, le industrie farmaceutiche
guardano ormai da tempo alle piante come fonti di possibili molecole alternative.
La presente unità di ricerca ha valutato le eventuali attività antibatteriche presenti in estratti metanolici e
acquosi provenienti da 37 cultivar di Prunus avium (solo polpa) e da 20 cultivar di Malus domestica (polpa e
buccia) appartenenti al germoplasma campano, messe a disposizione dall’ente CRA di Caserta. In queste
analisi sono stati utilizzati come indicatori i ceppi patogeni Bacillus cereus, Staphylococcus aureus,
Escherichia coli, Shigella sonnei, Salmonella typhimurium e Listeria monocytogenes. I saggi eseguiti con le
cultivar di P. avium hanno mostrato che tra i ceppi patogeni testati, i batteri gram-positivi B. cereus e S.
aureus sono risultati più sensibili sia agli estratti metanolici che agli estratti acquosi; in particolare, per
quanto riguarda i primi, quelli ottenuti dalle cultivar Sant’Anna, Nera Dura di Mugnano, Maiatica di Taurasi
e Pagliarella si sono rivelati maggiormente attivi contro entrambi i patogeni, mentre solo due di essi, quelli
di Maiatica di taurasi e di Maggiolella, risultano essere capaci di inibire due batteri gram negativi: S. sonnei
e E. coli, rispettivamente. Gli estratti acquosi, rispetto a quelli metanolici sembrano nel complesso
possedere maggior attività antimicrobica, soprattutto nei confronti dei batteri gram negativi, contro alcuni
dei quali risultano attive 7 cultivar. Tra tutti gli estratti acquosi il più attivo è risultato essere quello di
Pagliarella che presenta una forte attività inibente nei confronti di S. aureus, B. cereus, S. sonnei e di E. coli.
Delle 20 cultivar di M. domestica le attività antimicrobiche eventualmente presenti sono state saggiate sia
nella polpa che nella buccia; tali saggi hanno dimostrato che, nel complesso, gli estratti di M. domestica
sono meno attivi di quelli ottenuti da P avium; tuttavia nel caso degli estratti di polpa metanolici, quasi
tutte le attività riscontrate sono risultate forti, e, in particolare, il ceppo più sensibile è risultato essere
Staphylococcus aureus; inoltre, diverse cultivar sono risultate fortemente attive anche nei confronti dei
ceppi gram negativi E. coli e S. sonnei. Invece, gli estratti di buccia metanolici risultano essere, rispetto ai
primi, meno attivi nei confronti dei batteri gram negativi, ma più attivi nei confronti del batterio gram
positivo B. cereus. Infine scarsa attività antimicrobica è stata riscontrata negli estratti acquosi di polpa e
soprattutto in quelli di buccia; l’unico estratto acquoso a presentare maggior attività è stato quello
ottenuto dalla polpa della cultivar Lazzarola che risulta attivo nei confronti dei due ceppi patogeni S. aureus
e S. sonnei.
Parole chiave: Prunus avium, Malus domestica, attività antibatterica
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Attività biologica di estratti di semi, raspi e foglie da Vitis × labruscana cv. ‘Isabella’e identificazione dei
metaboliti coinvolti
Scognamiglio M., Russo C., D’Abrosca B., Criscuolo E., Fiorentino A., Isidori M., Lavorgna M.
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali, Biologiche e Farmaceutiche, Seconda Università di Napoli,
Via Vivaldi 43, I-81100 Caserta, Italy
La coltivazione di uva è una delle più diffuse e importanti al mondo sia per la produzione di vino che per il
mantenimento e miglioramento dello stato di benessere dell’uomo. Lo scopo di questo studio è stato
valutare l’attività biologica di estratti di semi, raspi e foglie di Vitis × labruscana cv. ‘Isabella’, nota in Italia
come uva fragola, e identificare i metaboliti responsabili della bioattività osservata.
E’ stata valutata l’attività antiossidante (dosaggio dei polifenoli totali, saggio ORAC, potere riducente,
chelazione ioni ferro), l’attività antimutagena/antigenotossica (test di Ames e SOS Chromotest/Comet
assay, rispettivamente) nonché l’attività estrogenica ed antiestrogenica (E-screen assay).
I risultati hanno evidenziato una considerevole attività antiossidante soprattutto per gli estratti di semi di
Vitis. Questi ultimi, così come gli estratti di raspi, hanno anche mostrato la capacità di inibire l’attività
mutagena di mutageni standard.Tale risultato è confermato parzialmente dai risultati anti-genotossici
ottenuti con SOS Chromotest. I semi e le foglie d’uva, hanno stimolato la proliferazione delle cellule di
cancro mammario estrogeno-responsive (MCF-7) e, contemporaneamente, hanno ridotto l’attività
estrogenica del 17β-estradiolo (E2). Infine, è stata valutata attraverso l’utilizzo del Comet assay, la capacità
dei campioni risultati estrogenici e/o antiestrogenici di indurre o di ridurre (quando testati in miscela con
l’E2) il danno al DNA in cellule MCF-7 estrogeno-sensibili. I campioni risultati più estrogenici hanno anche
evidenziato un danno genotossico estrogeno-dipendente, così come quelli risultati più antiestrogenici,
hanno ridotto il danno genotossico indotto dall’estradiolo.
Per identificare i metaboliti responsabili della bioattività osservata, tutti gli estratti sono stati sottoposti a
metabolic profiling mediante NMR. Aliquote di materiale vegetale liofilizzato sono state estratte con CD3OD
in tampone fosfato, e analizzati mediante NMR (1D e 2D). L’identificazione di amminoacidi, acidi organici e
zuccheri, in tutti gli estratti analizzati, è stata effettuata mediante confronto dei dati NMR con quelli
riportati in letteratura.
Per quanto riguarda i metaboliti secondari, nei semi sono stati ritrovati soprattutto catechine e
epicatechine, mentre negli estratti di foglia flavonoli e cinnamati. I raspi presentano gli stessi metaboliti
identificati sia negli estratti di foglie che di semi.
L’elevata capacità antiossidante e il potenziale anti-mutageno dei semi e dei raspi sembrano essere
correlati alla presenza di catechine.
Parole chiave: Vitis × labruscana, Metaboliti, Comet assay, Attività antimutagena/antigenotossica, Attività
estrogenica/antiestrogenica
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Analisi metabolomica mediante NMR di frutti di mela annurca prodotti con diverse tecniche di
allevamento
D’Abrosca B.1, Petriccione M.2, Chiocchio I.1, Corrado L.2, Scognamiglio M.1, Scortichini M.2, Fiorentino A.1
1
Studi di Napoli, Via Vivaldi 43, I-81100 Caserta, Italy
2
CRA-Unità di Ricerca per la Frutticoltura Via Torrino 3, I-81100 Caserta, Italy
E’ noto che frutta e verdura fresche possono conferire protezione nei confronti di diverse patologie
cronico-degenerative, grazie alla ricchezza in componenti nutraceutici, in grado di esercitare attività
antiossidante, antitrombotica, neuro protettiva e anticancerogena (Wildman R., Kelley M., 2006.
Nutraceuticals and Functional Foods, in Handbook of Nutraceuticals and Functional Foods, Second Edition
CRC Press). Da ciò scaturisce un sempre più rinnovato interesse della comunità scientifica volto ad
identificare sostanze nutraceutiche da fonti edibili. In questo contesto si inserisce il presente lavoro che
prende in esame i frutti di Malus domestica cv Annurca Rossa del Sud, un prodotto tipico della regione
Campania. La caratteristica unica di queste mele è che vengono raccolte acerbe e poi sottoposte ad un
periodo di arrossamento nei melai (D’Abrosca B. et al., 2006, Food Chemistry 98, 285–290). Nel corso del
tempo sono state sviluppate diverse forme di allevamento al fine di agevolare le operazioni colturali ed
ottimizzare la distribuzione della luce all’interno delle chiome. L’obiettivo del presente lavoro è stato quello
di valutare, mediante approccio metabolomico come le diverse forme di allevamento di mela Annurca
possano influenzare il contenuto metabolico dei frutti stessi. A tal fine mele cv “Annurca Rossa del Sud”
provenienti da 9 diverse forme di allevamento, coltivate presso i campi sperimentali del CRA-Unità di
Ricerca per la Frutticoltura di Caserta (azienda di Francolise), sono state dapprima separate in buccia e
polpa, quindi liofilizzate e, successivamente aliquote delle diverse forme di allevamento sono state
sottoposte ad estrazione assistita da ultrasuoni in D2O e CD3OD (1:1) contenente uno standard interno che
permetterà la successiva quantificazione dei metaboliti (Kim H. K., et al 2010, Nat. Protoc. 5, 536–549). Al
termine della fase estrattiva è stata fatta un’analisi mediante NMR.
Tutti gli spettri 1H-NMR sono stati processati e sottoposti a bucketing utilizzando il software ACD/NMR
Processor. I dati ottenuti sono stati sottoposti ad analisi multivariata impiegando il programma SIMCA-P al
fine di trarre il maggior numero possibile di informazioni sul contenuto metabolico degli estratti estratto.
La PCA è stata eseguita integrando tutti i dati risultanti dai 27 spettri relativi al pre-arrossamento e dai 27
spettri relativi al post-arrossamento. Lo score plot ha mostrato una netta separazione delle due popolazioni
ascrivibile, come evidenziato dal loading plot, ai metaboliti primari glucosio, saccarosio ed acido malico.
Parole chiave Malus domestica cv Annurca; forme di allevamento; NMR; metabolomica,
16
Autenticazione molecolare di ecotipi di melone della Campania
Ciarmiello L.F., Carillo P., Iannuzzi F., Graziano E., Mirto A., Vacca F., De Simone L., D’Amelia L.I., Moccia C.,
Fuggi A., Woodrow P.
[email protected]
Lo studio della diversità a livello fenotipico e genetico, morfologico e molecolare, costituisce un elemento
importante per definire la distinguibilità, l’uniformità ed i rapporti filogenetici delle popolazioni che sono
reperibili sul territorio, informazioni essenziali per la conservazione e la valorizzazione delle risorse
genetiche. Il miglioramento qualitativo dei prodotti agro-alimentari richiede conoscenze delle basi
molecolari sullo sviluppo delle piante e delle vie metaboliche dei composti fondamentali per le
caratteristiche nutrizionali degli alimenti.
Nell’ambito della valorizzazione e preservazione delle specie autoctone, il tema del WP4 è rappresentato
dall’analisi del DNA fingerprinting basata sui marcatori molecolari genetici, di ecotipi di ortive campane,
mediante individuazione di SNP (Single Nucleotide Polymorphism) presenti nel gene mitocondriale Cox2 e
nelle regioni non codificanti del DNA ribosomiale (ITS1 e ITS2; Internal Transcribed Spacer 1 e 2), rivelabili
mediante ARMS-PCR. L'ARMS-PCR è una metodica semplice, breve e valida per una genotipizzazione
mediante SNPs [Fantaccione S et al, 2008. Bioinformation 2(7):311-5; Ciarmiello LF et al 2011. Molecular
Biology Reports 38 (2):1237-1249; Ciarmiello LF et al, 2013. Plant Molecular Biology Reporter 31 (5):1116 –
1130]. Gli ecotipi presi in considerazione sono stati: Melone di Monte Calvo Irpino, Melone dell'Agro
Noverino-Sarnese, Melone Rognoso Capuano, Melone Tendral tardivo, Melone Giallo rugoso. Uno dei punti
fondamentali da cui questa ricerca non può prescindere è, quindi, la conservazione del germoplasma delle
piante autoctone prese in considerazione, che si rende necessaria al fine di evitare la scomparsa di genotipi
interessanti. La possibilità di una sicura identificazione dei genotipi, con l'applicazione delle tecniche di
fingerprinting, consentirebbe lo sviluppo di più accurate attività di conservazione della biodiversità vegetale
e di gestione delle collezioni di germoplasma. A tale scopo, gli SNP identificati, all’interno delle cultivar
oggetto di studio saranno presi in considerazione per la progettazione di primer specifici. Ogni
combinazione di primer specifica per una determinata varietà sarà stata testata su tutte le altre. La
mutazione sarà considerata uno SNP e non una mutazione puntiforme solo quando il prodotto di
amplificazione sarà stato ottenuto in una singola varietà
Parole chiave: Cucumis melo L., Germoplasma, SNP
Parole chiavi: Cucumis melo L., Germoplasma, SNPs
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Biodiversità del ciliegio campano: contenuti in elementi essenziali
Papa S., Innangi M., Bartoli G., Piccolo N., d’Alessandro Francesco, Fioretto A.
[email protected]
La riscoperta e lo studio di cultivar frutticole locali, spesso a rischio di erosione genetica, consente sia di
avere informazioni utili alla salvaguardia di esse, sia di arricchire l'offerta di prodotti attualmente esistenti sul
mercato. Le cultivar autoctone, che si sono evolute nelle condizioni ambientali locali, possono
potenzialmente essere caratterizzate da proprietà nutrizionali e salutistiche specifiche (Scortichini, 1990).
La regione Campania è la seconda regione frutticola italiana e nel germoplasma autoctono campano sono
stati identificati numerosi ecotipi. Per quanto riguarda il ciliegio, in particolare, ne sono stati censiti ben 94,
dei quali alcuni molto noti e apprezzati sui mercati locali. Tuttavia, alcune varietà autoctone campane, a
causa dell’introduzione di nuove varietà più produttive, sono state emarginate al punto che o sono scomparse
oppure sono presenti tuttora ma come piante singole o in frutteti misti.
In questo lavoro sono contemplati i frutti di 44 ecotipi di ciliegio, di cui 3 abbastanza presenti sui
mercati. Sulle ciliegie è stato determinato il contenuto di macro e micronutrienti essenziali, quali Na,
Mg, P, Ca, Fe, Se, K, Zn, nutrienti che, in differenti quantità, sono necessari al benessere e a una
equilibrata alimentazione umana.
I dati raccolti, ed espressi sia in funzione del peso fresco che del peso secco del materiale di partenza,
mettono in evidenza una notevole variabilità di contenuto di ciascun nutriente tra le varie accessioni,
maggiormente evidente quando i contenuti sono espressi in funzione del peso secco. L’espressione di tali
contenuti per unità di peso fresco (mg/100 g p.f.) ha consentito il confronto, almeno per alcuni nutrienti,
tra il contenuto misurato e i relativi valori di riferimento riportati nella Banca dati di composizione degli
alimenti per gli Studi Epidemiologici in Italia (BDA) (Salvini et al., 2008) e nelle tabelle dell’Istituto
Nazionale di Ricerca per l’Alimentazione e la Nutrizione (INRAN). Pertanto, è stato possibile riscontrare
che in gran parte delle accessioni i contenuti in P e Zn superano i rispettivi valori di riferimento mentre
per il K ciò è vero in circa il 50% delle accessioni. Le concentrazioni di Ca e Na risultano sempre inferiori ai
valori di riferimento, e così pure per il Fe, fatta eccezione per solo 2 delle 44 accessioni. Per il Se ed il Mg
non è stato possibile alcun confronto perché essi non sono contemplati nelle tabelle dell’INRAN e del
BDA.
L’espressione delle concentrazioni dei nutrienti in funzione del peso secco, invece, ci consente un miglior
confronto tra le accessioni, data la loro notevole variabilità dei contenuti in acqua. Inoltre, l’applicazione
del Principal Component Analysis (PCA) a tali dati permette di individuare 3 gruppi principali di cui il
primo (Zuccarenella e Bologna) si distingue dagli altri principalmente per K, Mg e P; un secondo
(Ciauzara, Della Recca, Mulegnana Riccia) per Mg, K, Ca, Fe e Zn ed, infine, un terzo gruppo (Santa
Teresa, San Michele, Cervina, Maggiaiolella, Francese, Tamburella e Melella), sebbene un po’ più
eterogeneo, dove gli elementi discriminanti sono Na, Ca, Mg e Se. Le altre accessioni hanno
comportamenti intermedi tra i raggruppamenti descritti.
Parole chiavi: ciliegio, elementi essenziali, germoplasma
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Biodiversità del melo campano: contenuti in elementi essenziali
Innangi M., Papa S., Bartoli G., Piccolo N., d’Alessandro Francesco, Fioretto A.
Gli elementi essenziali, fondamentali per gli organismi viventi, sono indispensabili alla vita poiché regolano
numerosi processi biologici. Nelle piante, essi sono necessari per il normale accrescimento delle piante
stesse, ed una loro carenza può determinare una crescita anormale. Inoltre, tali carenze potrebbero causare
problemi fisiologici anche agli organismi che si nutrono di queste piante o di parti di esse (ad esempio i
frutti). Lo studio delle cultivar autoctone e del loro contenuto in elementi essenziali, può dare informazioni
utili sulla loro qualità nutrizionale e sulla loro capacità adattiva alle condizioni locali. Poiché esse potrebbero
apportare numerosi benefici alla salute umana, queste cultivar potrebbero essere le migliori candidate per la
conservazione in situ e alla salvaguardia della biodiversità ortofrutticola.
Nel germoplasma autoctono campano sono stati identificati 44 ecotipi di melo. In questo lavoro si riportano i
contenuti di micro e macro elementi essenziali (K, Na, P, Ca, Mg, Fe, Zn e Se) di 27 accessioni di melo,
suddivisi tra polpa e buccia, per differenziare le diverse zone di accumulo dei nutrienti.
Le concentrazioni sono state espresse sia in peso fresco che in peso secco. Le concentrazioni espresse in peso
fresco permettono il confronto con i valori di riferimento riportati nella Banca dati di composizione degli
alimenti per gli Studi Epidemiologici in Italia (BDA) (Savini et al., 2008) e nelle tabelle dell’Istituto Nazionale di
Ricerca per l’Alimentazione e la Nutrizione (INRAN).
Pertanto, è stato possibile riscontrare che in gran parte delle accessioni i contenuti in Ca, Fe e Zn superano i
rispettivi valori di riferimento mentre per il K ciò è vero in circa il 50% delle accessioni. Le concentrazioni di P
e Na risultano sempre inferiori ai valori di riferimento, e così pure per il Fe, fatta eccezione per solo 3 delle 27
accessioni analizzate. Per il Se ed il Mg non è stato possibile alcun confronto perché essi non sono
contemplati nelle tabelle dell’INRAN e del BDA.
Comparando i contenuti in nutrienti saggiati sia nella polpa sia nella buccia dei diversi ecotipi di melo, si è
evidenziato che, in generale, è la buccia a mostrare le concentrazioni più elevate per tutti i nutrienti, ad
eccezione del K che invece, ha presentato i contenuti più elevati nella polpa.
L’espressione delle concentrazioni dei nutrienti in funzione del peso secco, invece, ci consente un miglior
confronto tra le accessioni, data la loro notevole variabilità dei contenuti in acqua. Inoltre, dall’applicazione
della Principal Component Analysis (PCA) sui dati della polpa (la parte edibile di maggiore interesse) si
possono riconoscere principalmente tre gruppi di accessioni, con alcune accessioni intermedie. Un primo
gruppo è caratterizzato dalle accessioni Latte, Limoncella 02 e Agostinella rossa che sono simili in
composizione chimica e differiscono in pochi nutrienti. In dettaglio, Latte emerge per concentrazioni
maggiori in Na, Ca e parzialmente Zn, mentre Limoncella 02 presenta contenuti più elevati in Fe e P e in
misura minore in K; infine, Agostinella rossa, molto più simile a Limoncella 02 che a Latte, emerge per i
contenuti in Mg e Fe. Un secondo gruppo, comprendente la maggior parte delle accessioni ad eccezione di
Arancio, include cultivar molto simili in composizione in nutrienti. Infine, Arancio si discosta fortemente dalle
altre accessioni per metà dei nutrienti presi in considerazione e nello specifico prevale per le concentrazioni
in Na, Zn, Se e Ca.
Parole chiavi: melo, elementi essenziali, germoplasma
19
Sviluppo di metodologie innovative di preparazione dei campioni per analisi isotopiche di prodotti
agroalimentari
Ricci P., Altieri S., Sirignano C., Lubritto C.
[email protected]
Il riconoscimento delle peculiarità della dieta mediterranea e la maggiore sensibilità dei consumatori agli
aspetti nutraceutici e funzionali degli alimenti di elevata qualità, richiedono una caratterizzazione più
approfondita degli ecotipi presenti sul territorio campano. In particolare, per l’identificazione di prodotti
tipici, è importante la caratterizzazione geografica, effettuata con tecniche isotopiche di avanguardia, già
tradotte in metodi ufficiali (Reg. CEE n. 2676/90, n. 822/97; DM del 16.2.93; Reg. CE n. 2729/2000), per
applicazioni in ambiti analoghi.
Un potente ausilio al controllo alimentare in generale, ma soprattutto alla tracciabilità dei prodotti e al
controllo della veridicità della loro caratterizzazione geografica, può essere fornito dall’applicazione dei
metodi isotopici. I rapporti isotopici D/H, 18O/16O, 13C/12C e 15N/14N, sono utili determinanti per la
caratterizzazione della origine geografica e pedoclimatica, e rientrano nella caratterizzazione biochimica,
molecolare, salutistica e funzionale degli ecotipi autoctoni della regione Campania, così come previsto nel
WP5 del progetto Agrigenet.
Nello specifico, quelle cui ci si riferisce sono le tecniche che fanno uso degli isotopi stabili degli elementi
leggeri più diffusi (Rossmann, 2001). Recentemente, l'analisi di questi isotopi stabili è stata utilizzata in
Europa come una prova di autenticità e di origine di vari alimenti, per esempio: alimenti a base di carne
(Camin et al., 2007; Horacek et al., 2009; Nakashita et al., 2008), il latte (Camin et al., 2008; Crittenden et
al., 2007; Knobbe et al., 2006), il formaggio (Camin et al., 2004), il burro (Rossmann et al., 2000), il miele
(Padovan et al., 2003), l’olio di oliva (Camin et al., 2010), il vino (Day et al., 1995; Ogrinc et al., 2003).
Nel presente lavoro sono presentati i metodi ed i protocolli di preparazione campioni utili alle misure
isotopiche, così come standardizzati per il laboratorio IRMS del DiSTABiF SUN. Inoltre sono presentati i
risultati delle misure isotopiche utili a definire i valori isotopici di riferimento per le varietà campane di
ciliegie e susine da inserire in un data-base isotopico di riferimento, al momento non esistente in
letteratura. Si è cercato di evidenziare eventuali anomalie, possibili indici di adattabilità, rusticità, tipicità,
da impiegarsi come marcatori di specifiche varietà, trovando, però, indizi che alcune peculiari marcature
più che varietà-specifiche, potevano ricondursi a differenti pratiche agricole impiegate. In particolare,
alcune varietà di ciliegie avevano mostrato un certo arricchimento in 15N che si è ipotizzato derivare
dall’utilizzo di fertilizzanti organici.
20
La biodiversità di cultivar di olivo di due aree della regione Campania: analisi a scala di paesaggio e
molecolare
Esposito A., Scognamiglio M., Marino D, De Luca P.F., D’Abrosca B., Croce A., Fiorentino A.
Le proprietà dell’olivo sono conosciute da secoli e molti studi considerano la loro composizione in
antiossidanti come qualità preventiva benefiche per la salute (Danielle Ryan and Kevin RobardsAnalyst,
May 1998, Vol. 123 (31R–44R)). Olea europaea L. subsp. europaea è il più noto degli alberi coltivati nel
mondo. L’olivo mostra molteplici espressioni fenotipiche, generalmente descritte come cultivar. Alcune di
esse sono di antica origine e ad areale molto ristretto (endemiche), mentre altre caratterizzate da una più
ampia distribuzione (G. Bartolini, G. Prevost, C.Messeri, G. Carignani, and U.Menini (1998) Olive
Germplasm: Cultivars and World-Wide Collections, FAO, Rome, Italy, 1998.). Le cultivar endemiche, in
particolare, si sono evolute per lunghi periodi, in aree specifiche, sviluppando tratti adattativi ben integrati
con le caratteristiche ambientali, agronomiche, culturali e paesaggistiche tradizionali di una determinata
area (I. Muzzalupo, G. Giovanni Vendramin, and A. Chiappetta (2014). The Scientific World Journal, Volume
2014, Article ID 296590, pp.12, http://dx.doi.org/10.1155/2014/296590). Attualmente l’estensiva
sostituzione con nuove varietà sta determinando una progressiva riduzione della biodiversità varietale con
conseguenze allarmanti dell’erosione genetica e perdita di biodiversità.
In questo contesto le conoscenze sulla potenziale risorsa della biodiversità olivicola rappresenta un aspetto
importante per la sua conservazione e la promozione di uno sviluppo socioeconomico. Di conseguenza, è
necessaria una maggiore sostenibilità della moderna agricoltura, ed in modo speciale nelle aree protette
dove la salvaguardia delle vecchie varietà è, anche, un punto focale per la conservazione dei sistemi agricoli
tradizionali e dei paesaggi (C. M. Breton, P.Warnock, and A. J. Berville (2012) in Olive Germplasm—The Olive
Cultivation, Table Olive and Olive Oil Industry in Italy, I.Muzzalupo,Ed.,pp. 3–22,InTech, Rijeka, Croatia).
L’obiettivo di questo lavoro è di caratterizzare la risorsa olivicola della Regione Campania (Cilento, Vallo di
Diano e Alburni National Park; provincia di Caserta) attraverso due differenti approcci: a) studio
tassonomico a livello e di paesaggio; b) analisi metabolomica dei frutti.
Sulla base della letteratura e dei rilievi di campo è stata redatta una lista di 36 cultivars (21 endemiche e 15
con ampia distribuzione). Per ogni cultivar è stata prodotta una carta di distribuzione mediante GIS analisi.
L’analisi metabolomica è stata condotta mediante 1D e 2D NMR (H. K. Kim, Y. H. Choi, and R. Verpoorte
(2010) Nat. Protoc. 5, 536-549) per valutare il contenuto dei metaboliti secondari, con particolare interesse
per la composizione fenolica (M. Scognamiglio, B. D’Abrosca, S. Pacifico, V. Fiumano, P.F. De Luca, P.
Monaco, A. Fiorentino (2012) Food Res. Int. 46: 294-303).
Gli spettri 1H-NMR sono stati processati e I dati ottenuti sono stati analizzati mediante PCA. Le tecniche 2D
NMR (HMBC, HSQC, COSY, J-resolved) hanno permesso di identificare I principali metaboliti secondari. I
risultati evidenziano chiare differenze, nella composizione in metaboliti tra le cultivar e per ogni cultivar e in
relazione al sito.
Parole chiave: biodiversità olivo, analisi GIS, analisi metabolomica, composizione fenolica
21
Legumi tipici campani
Zaccardelli M.1, Riccardi R.2, Nazzaro F.3, Di Matteo M.4, De Falco E.5
1
CRA-Centro di Ricerca per l’Orticoltura, Pontecagnano (SA)
2
Arca 2010, Acerra (NA)
3
CNR-Istituto di Scienze dell’Alimentazione, Avellino
4
Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università degli Studi di Salerno, Fisciano (SA)
5
Dipartimento di Farmacia, Università degli Studi di Salerno, Fisciano (SA)
La Campania è ricchissima di biodiversità vegetale. Grazie alla Misura 214 del PSR 2007-2013, diverse
Istituzioni universitarie e di ricerca campane sono state coinvolte nella caratterizzazione agronomica, biomorfo-fisiologica, biochimica, chimico-nutrizionale, organolettica e molecolare di 101 varietà locali
campane di ortive/erbacee. Tra queste, rilevante è la presenza dei legumi, in quanto rappresentati da 16
ecotipi di fagiolo, 9 di cicerchia, 7 di cece e 2 di lenticchia.
Tra le varietà locali di fagiolo studiate si ricordano il “Fagiolo a Formella”, coltivato nella Provincia di Napoli
e unico caso di Phaseolus lunatus coltivato in Europa; il “Bianco di Montefalcone” e il “Fagiolo della
Regina”, entrambi coltivati nel beneventano; il “Dente di Morto”, Presidio Slow Food, coltivato nel
napoletano; il “Fagiolo di Controne”, eccellente prodotto molto rinomato e costoso; i fagioli “Occhio Nero
Alto Sele” e “Occhio Nero di Oliveto Citra”, coltivati nella Provincia di Salerno e caratterizzati da una
macchia scura intorno al’ilo; i fagioli “Tondo bianco e Tondino bianco di Caposele”, coltivati nell’Alta Valle
del Sele tra la Provincia di Avellino e quella di Salerno; i fagioli “Mustacciello d’Ischia” e “Mustacciello di
Pimonte”, coltivati nelle provincia di Napoli e anch’essi caratterizzati da una macchia scura intorno all’ ilo; i
fagioli “Zampognaro d’Ischia” e “Tondino di Villaricca”, anch’essi coltivati nel napoletano; lo “Screziato
Impalato” e il “Fagiolo della Regina di Gorga”, entrambi coltivati nel Cilento, l’ultimo dei quali
particolarmente apprezzato per la sua delicatezza; il fagiolo “Zolfariello”, così denominato per la
colorazione giallina del tegumento dei semi. Accanto a questi fagioli, molti altri fagioli locali sono presenti
sul territorio regionale.
Tra i 7 ecotipi di cece (di Cicerale, Bianco e Nero di Caposele, di Castelcivita, di Campuotolo, di Guardia dei
Lombardi e di Sassano), il più rinomato è il “Cece di Cicerale”, la cui pianta è raffigurata nello stemma
dell’omonimo Comune cilentano (che prende il nome proprio dal legume), recentemente divenuto Presidio
Slow Food.
Le lenticchie “di Colliano e di “San Gerardo” sono, invece, molto poco conosciute e, anche per questo, a
notevole rischio di estinzione.
Tra i nove ecotipi di cicerchia caratterizzati (dei Campi Flegrei, di Calitri, di Caposele, di Carife, di
Castelcivita, di Colliano, di Grottaminarda, di San Gerardo e di San Rufo), il più rinomato è quello “dei Campi
Flegrei”, coltivato nell’areale omonimo.
Le caratterizzazioni eseguite ai diversi livelli su menzionati hanno consentito di confermare o individuare
diversi legumi locali sicuramente degni di essere inseriti in percorsi di valorizzazione dei prodotti tipici per i
quali, la Regione Campania, sta molto investendo, al fine di creare opportunità di reddito e di presidio negli
areali interni maggiormente svantaggiati.
Parole chiave: fagiolo, cece, lenticchia, cicerchia.
22
23
Poliphenols, anthocyanins, Vitamine C and Vitamine E in cherry landraces of Campania Region (Italy)
Department of Environmental Biological and Pharmaceutical Sciences and Technologies, Second University
of Naples, Via Vivaldi 43, I-81100 Caserta, Italy.
[email protected]
The protection and management of agrobiodiversity needs the characterization of landraces, selected by
farmers over the centuries, and particularly adapted to the environment in wich they evolved, On the other
hand they have been the basis for foods tested by century-old traditions. Now the consumers are
increasingly interested to heat not only for their nutritional but also for nutraceutical properties due to
food compounds that, acting synergistically, help to stay healthy as long as possible. Many of these
nutrients, in fact, play important roles in the prevention of degenerative diseases, such as cardiovascular
and neurodegenerative diseases (Scalbert, 2005).
The cultivation of sweet cherry (Prunus avium L.) is reported in Campania from over 2000 years. The fruits
have been always very appreciated and it is not surprising that farmers have selected many local landraces.
In light of preservation of agro-biodiversity, we analysed various metabolites: polyphenols, anthocyanins,
vitamin C and Vitamin E as well as soluble sugars, sorbitol, organic acids and amino acids ), in fruits of in
over 40 landraces/ecotypes of the cherry germplasm of Campania Region that were included in the project
”Agrigenet”.
Statistical samples of ripen trade fruits were collected in the "CRAA-Improsta" regional farm cutted and
stored at -80 °C for the analyses.
The ecotype/landrace differed for metabolite contents: polyphenol contents ranged from 250 mg/100g
edible part (PE) in the ecotype "Cervone" to 50 mg / 100g PE in "Marfatana". The anthocyanins ranged from
a maximum of 60 mg/100g PE in "Mulegnana nera "to a minimum of 1.3 mg / 100g PE in "Patanara"
Vitamin E (α- and ɤ- tocopherol) ranged from a maximum of 0.3mg / 100g PE in " San Michele minimum of
0.1 mg / 100g PE "Nera dura di Mugnano".
The highest level of Vitamin C was found in the fruits of "Cervone" (about 23 mg/100g PE) while the lowest
in those of "Pagliaccio" (about 1.7mg/100g PE).
Sugars showed considerable variability among the ecotypes. Glucose and fructose were more abundant
and accounted for more than 90% of soluble sugars, sucrose was lower than 3% of soluble sugars. The
sorbitol was around 20% of soluble sugars with variations between the ecotypes between 15 and 20%. The
fruits of “Bologna”, “Lattacci”, “Sant'Anna”, had the highest sugar contents while those of “Cannamela”,
Lattaci” and “Mulegnana nera” the lowest one. Changes in organic acid content among ecotypes also
occurred. Malic and citric acids accounted for more than 80% of the overall acids.
Such data can integrate the agronomic and genetic results for a better characterization of landraces and
their inclusion in enhancement programs of Regione Campania.
Financial support was obtained by "Regione Campania (Italy), PSR 2007/2013, Misura 214, Azione f2,
progetto Agrigenet".
Keywods: cherry, ciliegio, metabolic profile, polyphenol
24
Bio-agronomic and pomological characterization of sweet cherry germoplasm of Campania region (Italy)
Pasquariello M. S., Mastrobuoni F., Zampella L., Scortichini M., Petriccione M.
[email protected]
This study is part of the project "Network for the Protection and Management of Genetic Resources,
AgroFood" (AGRIGENET), funded by the Campania Region, which includes the creation of a research
network for the protection and management of the Genetic Resources of the Campania Region. The
rediscovery and the study of local fruit varieties, represents a valid tool to preserve local cultivars at risk of
genetic erosion. In fact, they could allow to enrich the "offer” by expanding the standard range with native
varieties well-adapted to local environmental conditions and able to resist or tolerate typical culture
diseases. The Research Unit for Fruit Trees (CRA) of Caserta, carried out bio-agronomic and physicalchemical characterization of some local fruit crops among which ancient sweet cherry cultivars/ecotypes
belonging to local germoplasm.
In this study, 43 cherry cultivars/ecotypes from the germplasm collection field placed in the experimental
farm “Improsta” owned by Campania Region and located in Eboli (Salerno) have been analyzed for their
morphological and physical-chemical properties. The “habitus” and the phenological characteristics, the
plant productivity and the leaf and flower characters have been evaluated. The fruits were harvested at
commercial ripening stage, from the end of May and early June for the following morphological
determinations: the weight, the height, the width and the thickness of the fruit and the kernel; the length
and thickness. of the stalk. Some physical-chemical determinations as: fruit colour, fruit firmness, the pH,
the total soluble solid content (TSS, °Brix) and titratable acidity (TA) on fruit juice have been also
performed. The fruit size varies from small-medium to large with a cordate or cordate-depressed fruit
shape. The average fruit weight ranged from a minimum value of 2.75±0.38 g to 12.4±1.5 g in Pomella and
Spernocchia respectively. The stalk lenght, in most fruits, is medium except for Cervina that showed the
higher length value of 5.7 ±0.52 cm. The total soluble solid content (TSS, °Brix) of the fruits were somewhat
different ranging from a minimum value of 12±0.45 to a maximum value of 18.5±0.95 in Cannamela and
Marfatana respectively.
There was a considerable variability in the skin colour of the fruits that varied from yellow-red in
Paesanella, Marfatana and Zuccarenella, to a dark red colour in Montenero, Antuono and Mulegnana nera,
regarding the fruit flesh colour it varied from the yellow to dark red.
The results obtained in this study suggested that many sweet cherry cultivars/ecotypes analyzed have
special and interesting characters that will be valued and improved for a possible reintroduction into
cultivation within the agro-biodiversity protection programs.
Keywords: Sweet cherry-biodiversity- morphological analysis- pomology
25
Sugars, Poliphenols and Vitamin E in fruits of plum and peach landraces of Campania Region (Italy).
[email protected]
In the conservation and enhancement of the Agro-biodiversity, a priority is the characterization of
traditional cultivars (landraces), selected by farmers and particularly adapted to the environment in which
they evolved. Together with morphological, phenological and genetic methods, actually proteomics and
metabolomics strategies are used. They are not indicators of the growth potential of a given cultivar but
they represents the plant phenotypic expression in that geographical area and period. The metabolic
profiling of food products allows their quality assessment at harvest and their chain traceability during
postharvest storing or processing. Metabolic profiling defines a fingerprint of typical products useful to
define, protect and track them, giving information on their entire life cycle "from the farm to the fork".
Therefore, in this work sugars, sorbitol, amino acids, organic acids and nutraceutical metabolites as
polyphenols, anthocyanins and vitamin E (α-tocopherol and ɤ-tocopherol) were determined in the edible
portion of fruits from plum and peach landraces selected by Agrigenet Project and cultivated at "CRAAAzienda Agricola Sperimentale Improsta" of Campania Region or in commercial varieties.
Harvested plum fruits showed a huge variability as regards the distribution of soluble sugars. In accessions
as "Sila", soluble sugars were about 4% of fresh weight (FW), while in accessions as "Del Carmine" and
"Pezza Rossa" this content was less than 1% FW. Sorbitol content was on average about 18% of the soluble
sugars. All analyzed plum accessions had a polyphenol content at least 100% higher than the USDA one.
Fruits of accessions "Santa Paola", "Coglie e Astad Bianca” and “Santangiolese” were particularly reach in
poliphenols, while a lower polyphenol content was found in "San Rafele" and "Pappacona". The
anthocyanins fraction was on average less than 1% of total polyphenols. The Vitamin E content was similar
to USDA data in most of the accessions, while its content in the accessions "Santa Paola" and
"Santangiolese" was more than 100% higher compared to USDA values.
Peaches from “Zingara Nera” accession showed the highest content of soluble sugars (approximately 8% of
FW), quantity comparable to USDA data. In peach samples, sorbitol was on average about 4% of soluble
sugars. Accessions "Ciccio e Petrino" and "Bellella Melito" were the richest in polyphenols. The fraction of
anthocyanins in peaches was lower than 1% of total polyphenols. The accession "Marzocchella" was the
richest in vitamin E with amounts similar to USDA ones.
The data obtained were used for multivariate analysis that provided results on the similarity of the different
accessions. The profiles of obtained metabolites were also used to integrate genetic and agronomic data
for a better characterization of agro-biodiversity of plum and peach landraces of Campania Region.
The work was funded by "Regione Campania, PSR 2007/2013, Measure 214, Action f2, project Agrigenet".
Keywords: plum and peach, vitamin E, poliphenols
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Bio-agronomic and pomological evaluation of apple genotypes in Campania region
Zampella L., Pasquariello M. S., Mastrobuoni F., Rega P., Scortichini M., Petriccione M. CRA – Unità di
Ricerca per la Frutticoltura, Via Torrino, 3, 81100 Caserta
[email protected]
In Campania region (southern Italy), the particular soil and climatic conditions affects the cultivation of a
wide range of fruit tree species with different requirements. The study and possible valorization of local
fruit crops, often including autochtones varieties or ecotypes, is an effective way for the preservation of
germplasm under the risk of genetic erosion. At the same time, it allows to potentially increase the fruit
offer if particular traits such as organoleptic, nutritional an safe benefits are found.
Within the project “Network for the protection and management of genetic resources, agro-food
(AGRIGENET)”, financed by Campania Region – Italy PSR 214 – f2 action, the Research Unit for Fruit Trees
(CRA - FRC) of Caserta, carried out bio-agronomic characterization of the apple (Malus x domestica Borkh)
germplasm.
44 apple cultivars/ecotypes were collected from experimental field “Fizzo” of Airola- Bucciano (Benevento
– Italy) or farmer and propagated in orchard germplasm collection “Area Nova” in Pignataro Maggiore
(Caserta – Italy). Consequently these local varieties were characterized using UPOV descriptors list for
agronomic, phenological, pomological and qualitative traits.
All the cultivars/ecotypes showed a wide range of harvest date from June (“San Giovanni”) to October
(“Bianca di Grotttolella”). The highest average fruits weight (> 200 g) was registered in “Melone”,
“Ananassa”, “Trumuntana”, “Cape e Ciuccio” and “Zampa di Cavallo” than other cultivars. Different fruits
shape in local varieties from oblate (“Fierro”) to ellipsoidal, sferoid, short conical-truncate, were identified.
A lot of apple fruits showed a green or yellow-green skin ground colour and few accessions a red skin
overcolor. “Zampa di Cavallo” and “Trumuntana” have also diffused russet and large lenticles. Flesh fruit is
mainly white and only in “Arito” is white-greenish.
Concerning pomological traits were interesting cultivars “Zampa di Cavallo” and “Bianca di Grottolella”
that could be subject to reconsideration to increase production for the local market that still likes the
typical products of agriculture. In addition, some characters, such as resistance to pests and manipulations,
could be interesting to use the cultivars/ecotypes in genetic improvement programs. This bio-agronomic
and pomological study carried out on local apple germplasm is a valid tool to detect homonyms and
synonyms among the different cultivar analysed that could be confirmed by molecular analysis.
“Bianca di Grottolella” and “Limoncella” are already cultivated in several areas of Campania region in many
farms where these cultivars found optimal pedological and climatic conditions, improving theirs productive
and qualitative traits.
Keywords: apple, germplasm, agronomic traits, pomology
27
Bio-agronomic characterization of peach germplasm in Campania region (Southern-Italy)
Mastrobuoni F., Zampella L., Pasquariello M. S., Scortichini M., Petriccione M.
[email protected]
After the Convention on Biological Diversity in Rio de Janeiro in 1992 several initiatives related to plant
genetic resources savings (RGV) were carried out. The objectives of these initiatives are several:
identification and recovery of plant genetic resources endangered, their characterization, conservation,
sustainable use and sensibilization of the public opinion on the importance for the agriculture and
environment. The study and valorization of local fruit crops, often including rare varieties or ecotypes, is an
effective way for the preservation of germoplasm under the risk of genetic erosion.
Within the project “Network for the protection and management of genetic resources, agro-food
(AGRIGENET)”, financed by Campania Region (Italy) PSR 214 f2 action, the research unit for Fruit Trees
(CRA-FRC) of Caserta, carried out bio-agronomic characterization of the local peach germplasm. The peach
(Prunus persica Batch.) is the third most important deciduous fruit crop in the world, and the second most
important in the European Union (EU), after apple.
Traditional peach varieties of Campania, are known for their melting, juicy, aromatic white-fleshed fruit
with very short shelf-life. After World War II, these cultivars were rapidly replaced by yellow-fleshed
peaches of greater handling resistance from US breeding programs. The history of many of these varieties
is tightly linked to the Campania area traditions. Moreover, many of them show a high adaptability to the
environment of Campania, showing a very good fruit flavor and, in some cases, a fairly good tolerance to
pathogens that in the Southern Italy cause significant losses to peach production.
However the identification of cultivars/ecotypes is commonly based on the evaluations of phenological,
agronomic, pomological and biometrics characters that can be influenced by cultivation and
environmental conditions and may require many years of observation and assessment to provide a
definitive characterization. Due to Plum pox virus (PPV), a member of the genus Potyvirus in the family
Potyviridae, causing the most destructive viral disease known as plum pox or Sharka disease of stone fruit
species such as apricot, cherry, peach or plum trees viral disease of stone fruits, of the 53 accessions
object of the project, only 5 of them, were found in the orchard situated in Giugliano (NA).
Four accessions, namely: “Bellella di Melito”, “Picarella”, “Zingara Nera”, “Rossa Tardiva di Caiazzo” are
white peaches, while “Angelo Marzocchella” is yellow nectarine. These local varieties were characterized
using UPOV descriptors list for agronomic, phonological, pomological and qualitative traits. All peach
varieties were harvested in July, while “Rossa Tardiva di Caiazzo” was harvested during the third decade of
October. The highest average fruits weight (250 g) was registered in “Bellella di Melito”, followed by
“Zingara Nera (175 g), “Picarella” (161 g), “Angelo Marzocchella” (155 g), and “Rossa Tardiva di Caiazzo”
(110 g). “Bellella di Melito”, “Zingara Nera” and “Picarella” showed spheroidal fruit shape in longitudinal
and transverse section, skin streaked with an additional light red, white flesh with medium texture and
consistency. “Angelo Marzocchella” showed yellow fruit skin with bright red overcolour, adherent to the
flesh. Flesh is orange devoid of red veins. “Rossa Tardiva di Caiazzo” is similar to “Nectavigne”; it has fruit
with pubescence skin, white flesh intensely invaded by red. The tree is hardy and resistant to major pests.
Keywords: peach, germplasm, local fruit, bio-agronimic analysis.
28
Seasonal variation in phenolic composition and antioxidant and anti-inflammatory activities of
Calamintha nepeta (L.) Savi
Piccolella S., Pacifico S., Nocera P., Russo R., Monaco P.
[email protected]
Calamintha nepeta (L.) Savi (Lamiaceae), also known as lesser calamint or “nepitella”, is a small culinary
and medicinal aromatic herb, native to the Mediterranean region, traditionally used for its diaphoretic,
expectorant, febrifuge and stomachic properties. In order to carry out a thorough chemical and biological
screening of the plant and to explore phenophase influence on its polyphenol content, samples of the
plant were collected at different phases during its life cycle (July/October 2012 and January/April 2013).
Each sample, previously extracted using a hydroalcoholic solution, was analyzed for its phenol content
through LC–DAD–ESI-MS/MS techniques. Metabolite profiling analyses showed marked qualitative and
quantitative variations in the plant phytochemical constitution during its life cycle. The relative abundance
of each metabolite seemed to be strongly collection time dependent. Acacetin and caffeic acid derivatives
were the main constituents. Quercetin glycosides seemed to be mainly produced during the summer and
autumnal seasons. Autumnal extract resulted to be particularly rich in tuberonic acid and in its caffeoyl
derivative, this latter being absent in the other analyzed samples. Rosmarinic acid presence was recorded
only in the CnJan13 and CnApr13 samples.
The evaluation of the antioxidant capacity of the investigated hydroalcoholic extracts was carried out
performing different tests. All the extracts reduced ABTS•+ and DPPH•. Comparing ID50 values, it was
observed that the autumnal sample exerted a scavenging efficacy twice lower than that of the other
extracts. Data obtained from the evaluation of the Fe3+ reducing power showed that summer and winter
samples were more effective than the others. Relative Antioxidant Capacity Index (RACI) was also
calculated. The results emphasized that the summer extract was the most active one, whereas autumnal
was the less active.
Although extract from the summer collection exerted the highest antioxidant capability in cell-free
systems, when cytoprotective and anti-inflammatory activities were assessed, extract from the winter
collection resulted the most active sample. In particular, it was capable to inhibit COX-2 synthesis by
40.10%; dexamethasone, used as positive control, exerted a similar activity. Data obtained pointed out
that the polyphenols' nature, their concentration and, above all, their ratio in the bioactive plant complex
are determinants of bioactivity exercise. Principal-component analysis (PCA) results seemed to confirm our
previous observations. Comparing phenol profiling data to bioactivity ones, it was highlighted that the
winter extract contained an amount of acacetin and its derivatives nearly four times than those of caffeic
acid derivatives.
Data collected throughout the considered year put the basis for further studies aimed at investigating the
changes in the content of bioactive polyphenols for an extended period of time, thus fully defining
experimental conditions useful for getting, in the last instance, products for human well-being based on
standardized C. nepeta extracts with unique antioxidant and anti-inflammatory properties.
Keywords: Calamintha nepeta (L.) Savi, LC–MSn analysis, Phenols, Antioxidant activity, Anti-inflammatory
activity
29
Chemical composition, nutritional value and antioxidant properties of autochthonous Prunus avium
cultivars from Campania Region
Pacifico S., Di Maro A., Piccolella S., Lettieri A., Greco V., Monaco P.
[email protected]
During a screening program aimed at the evaluation of antioxidative and antiproliferative properties, as
well as nutritional properties of local edible plants, two endemic sweet cherry cultivars (‘Del Monte’ and
‘Della Recca’) were of interest.
Macronutrient components (proteins, carbohydrates and lipids) of both the cherry cultivars were
determined as well as free and total amino acids. Both ‘Della Recca’ and ‘Del Monte’ Prunus avium cherries
had similar moisture content (about 83%). Protein and lipid contents in ‘Della Recca’ were slightly higher
(about 1.01 and 1.14 fold, respectively) than those of ‘Del Monte’. The content of both glucose and
fructose was slightly higher in ‘Della Recca’ (about 1.01-fold for both the hexoses), while sucrose was
about 0.79-fold in ‘Della Recca’.
HPLC–ESI/MSn analysis, carried out on phenolic extracts properly prepared by extractive techniques from
freeze dried fruits of both the cherry cultivars, showed that investigated cultivars considerably differed in
their colorless phenolic composition both qualitatively and quantitatively. In fact, it was assessed that the
polyphenolic extract of ‘Della Recca’ cv. was richer in hydroxycinnamoyl quinic acid derivatives, in
particular 4-O-coumaroyl quinic and 5-O-caffeoylquinic acids, whereas the extract from ‘Del Monte’ cv.
was characterized by a high flavonoid content, of which the most abundant was quercetin-3-O-rutinoside.
The relative abundance of the constituents and their synergy led to the formulation of extracts able to
exert a similar radical scavenging activity but different antiproliferative activity. The antiradical properties
of the extracts were investigated by DPPH and ABTS methods. ‘Della Recca’ cv. cherries were more
effective than ‘Del Monte’ cherries to reduce both the radical targets. In fact, although both the sweet
cherries extracts scavenged DPPH radical and ABTS radical cation in a dose dependent manner, ‘Della
Recca’ cv. extract exhibited a pronounced antiradical activity: at 62.5 μg/mL dose level ABTS radical cation
was converted in its reduced form by 88.7% and DPPH radical was reduced by 75.3%.
The antiproliferative efficacy of ‘Della Recca’ and ‘Del Monte’ extracts were evaluated towards five cancer
cell lines (HepG2, A549, HeLa, SK-B-NE(2)-C, and SH-SY5Y) through MTT assay. The level of MTT reduction
varied greatly between the different tested cell types.
Cervical cancer HeLa cell line appeared more sensitive to the antiproliferative action than the other cell
lines. ‘Della Recca’ phenol extract showed a dose-dependent inhibiting activity, with ID50 values equal to
86.5, and 53.4 μg/mL after 24, and 48 h, respectively.
Keywords: Prunus avium cvs, Nutritional value, LC–MS/MS phenol profile, Antioxidant activity, Cytotoxicity
30
In vitro evaluation of anti-genotoxic potential of Prunus avium (L.) extract against DNA damage induced
by musk xylene.
Mottola F., Santonastaso M., Costagliola D., Napolitano A., Suero T., Feola V., Stingo V., Fuggi A., Rocco L.
[email protected]
Many compounds released into the environment are able to interact with genetic material inducing DNA
damage. However, products of natural origin are able to counteract the action of genotoxic substance. For
this purpose, the aim of this research was to evaluate the potential anti-genotoxicity of 316 mg/ml Prunus
avium (L.) extract against genotoxic activity of 1 ng/L artificial musk (musk xylene, MX). The study was
performed in vitro using the DLEC (Dicentrarchus labrax embryonic cells) cell line. We carried out the
exposure to these molecules at different times: 3, 24 and 48 hours. DNA and cell repair were detected by
various experimental approaches: DNA strand breaks (Comet Assay), degree of apoptosis (Diffusion Assay)
and molecular alterations at the genomic level (RAPD-PCR technique); the last was used to calculate the
Genomic Stability of the Template (GTS, %). Data were collected and analyzed for statistical significance
using the unpaired Student's t-test and were considered significant if p-value was < 0.05. The results from
the Comet Assay showed a statistically significant recovery of DLEC DNA integrity after 48 hours of coexposure of MX+Prunus avium (L.) extract. The values obtained for the untreated samples indicated a
percentage of DNA in the tail of the comet amounted to 6.31 ± 1.02 (3 h), 6.69 ± 0.85 (24 h) and 8.14 ±
0.97 (48 h). Instead, the values obtained using the Comet assay for the DLEC exposed to MX indicate a
percentage of tail DNA ranging from 17.24 ± 1.46 (3 h) to 20.72 ± 2.30 (24 h) and 18.82 ± 1.32 (48 h). The
results after co-exposure showed that the values of DLEC tail DNA ranging from 11.22 ± 1.00 (3 h) to 11.61
± 1.28 (24 h) and 10.54 ± 1.89 (48 h). The results of the Diffusion Assay showed no statistically significant
reduction of degree of apoptosis induced by MX. The polymorphic profiles obtained by RAPD-PCR were
used to evaluate the percentage of genome stability (GTS %). The treatment with MX induced a decrease
in genomic stability of 64% after 3 hours, 67% after 24 hours and a decrease of 42% after 48 hours. The
genome stability of DLEC treated with MX + Prunus avium (L.) extract was increased respect the MX
exposure, in fact, the reduction of genome stability after 3 hours was 45% and after 24 and 48 hours were
23% and 17% respectively. The results of this study showed that Prunus avium (L.) extract was able to
contrast in vitro the genotoxic effects induced by MX after 48h of treatment; thus providing stimulus for
new studies in the field of antigenotoxicity. It can thus be hypothesized the use of natural extracts to
reduce the toxic effects on human health due to of water pollution by Pharmaceuticals and Personal Care
Products (PPCPs).
Keywords: Prunus avium (L.), musk xylene, DLEC, antigenotoxicity, genome stability.
31
Nutritional values and radical scavenging capacities of lentil (Lens culinaris Medik) seeds of Valle
Agricola, Central-South Italy
Landi N., Chambery A., Di Giuseppe A.M.A., Parente A., Di Maro A.
At the beginning of the 20th century, Italy was one of the most important producers of lentils (Lens
culinaris Medik) in the Mediterranean basin. Nowadays, this legume is mainly cultivated in marginal and
mountain areas of Central and Southern Italy and in some small islands. Several autochthonous lentil
populations disappeared and others are at extinction risk.
In the Valle Agricola mountain town, a quality lentil is produced, recognised as typical local ecotype by the
Campania Region. It is produced in small amount and therefore it is of interest to apply strategies to
preserve the genetic variability of such local cultivar, among which those based on the biochemical
characterization and nutritional valorisation. Furthermore, lentil cultivation has a positive impact on the
agriculture and the environment.
In this framework, we have investigated nutritional values and metabolic profile of Lens culinaris Medik
seeds grown in Valle Agricola, as no nutritional data were available on them. The analysis was focused on
the content of moisture, ash, total proteins, carbohydrates and lipids, amino acid composition, total
polyphenols, and antioxidant activity by the ORAC assay. The content of total proteins, lipids and
carbohydrates was found to be 26.27±0.52, 2.5±0.2 and 56.72 g/100g of lentil flour, respectively, while ash
and moisture amount was 3.50±0.00 and 8.60±0.20 g/100g of flour. The amino acid analysis showed an
high content of the essential amino acids leucine, isoleucine, lysine and threonine, whereas methionine
and cysteine resulted limiting amino acids. Furthermore, the analyses showed that the Valle Agricola
lentils have substantial antioxidant power, thanks to the presence of polyphenols (23.14±0.76 mg/g of
lentil flour), corresponding to 6540±203 µmol TE/100g.
Finally, anti-nutritional factors such as protease inhibitors were estimated. The inhibitor protease activity
of raw Valle Agricola lentils, as well as of boiled ones, was estimated in terms of their capability to inhibit
trypsin and chymotrypsin. We verified that both inhibitor protease activities decreased of about 10 (for
chymotrypsin) and 6 (for trypsin) fold following thermal treatment, thus also attesting the presence of
lower levels of these anti-nutritional factors after boiling process.
32
Antimicrobial activity in plants extracts of Prunus avium and Malus domestica
Ciniglia C., Cioppa D., Iovinella M., Marasco R.
Department of science and environmental, biological and Pharmaceutical technologies
Second University of Naples, Caserta
The wide variety of biologically active molecules in the kingdom of plants has increased the interest of
biologists, chemists and pharmacologists toward the chemical characterization of plant compounds, to
study their biological activities, to identify possible mechanisms of action and, finally, to optimize the crops
for productive purposes.
Plants have natural defense mechanisms against microbial infections, thanks to the presence in their
tissues of phenolic compounds, such as flavonoids, terpenoids and essential oils, which play an active role
in this defense. Therefore, in response to an increase of the resistance of pathogenic microorganisms to
the antibiotics currently used in therapy, pharmaceutical companies are starting to consider plants as
sources of possible alternative molecules.
Our research group has assessed the possible antibacterial activities present in aqueous and methanol
extracts from 37 cultivars of Prunus avium (only pulp) and 20 cultivars of Malus domestica (pulp and peel)
belonging to the germplasm of Campania region, available from “CRA” of Caserta. In these analysis we
have used pathogenic bacteria, like Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Shigella sonnei,
Salmonella typhimurium and Listeria monocytogenes as indicators. The tests carried out with the cultivars
of P. avium showed that, among the pathogenic strains tested, the gram-positive B. cereus and S. aureus
were more sensitive to both methanol and aqueous extracts; in particular, as regards the first, those
extracts obtained from the cultivar Sant'Anna, Nera Dura di Mugnano, Maiatica di Taurasi and Pagliarella
have shown to be most active against both pathogens, while only two of them, Maiatica di Taurasi and
Maggiolella, appeared to be capable of inhibiting two gram-negative bacteria: E. coli and S. sonnei,
respectively.
The aqueous extracts, compared to methanolic ones appear to possess a greater antimicrobial activity,
particularly against gram-negative bacteria. Among all the aqueous extracts, Pagliarella seems to be more
active against S. aureus, B. cereus, S. sonnei and E. coli.
Both the pulp and the peel of the 20 cultivars of M. domestica were tested to assess the possible
antimicrobial activities; overall, these tests have shown that extracts of M. domestica are less active than
those obtained from P. avium; However, regard of methanolic extracts of pulp, almost all cultivars had
strong activities, and, in particular, against Staphylococcus aureus.
Moreover, several cultivars were also highly active against gram-negative strains of E. coli and S. sonnei.
Methanol extracts of peels appeared to be, compared to the first, less active against gramnegative
bacteria, but more active against gram-positive bacterium B. cereus. Finally a poor antimicrobial activity
was detected in aqueous extracts of pulp and even more for the peel; the only water extract showing a
greater activity has been obtained from the pulp of the cultivar Lazzarola which is active against S. aureus
and S. sonnei.
Keywords: Prunus avium, Malus domestica, antimicrobial activities.
33
Biological activity of seed, stalk and leave extracts of Vitis × labruscana cv. ‘Isabella’ and identification of
the metabolites involved in this activity
Scognamiglio M., Russo C., D’Abrosca B., Criscuolo E., Fiorentino A., Isidori M., Lavorgna M.
Grape is one of the most widely grown fruit crop in the world. Its cultivation is important for both wine
industry and food resource, maintaining and improving human well-being. The aim of this study was to
assess the biological activities of the extracts from seeds, stalks and leaves of Vitis × labruscana cv.
‘Isabella’, known in Italy as strawberry grape and to identify the metabolites responsible for the observed
bioactivities.Tests were performed to detect the antioxidant properties (determination of total
polyphenol content, ORAC assay, reducing power and chelation of ferrous ions), the
antimutagenic/antigenotoxic activity (Ames test and SOS Chromotest/Comet assay, respectively) as well
as the estrogenic and/or antiestrogenic potential (E-screen assay).
The results showed that the Vitis seed extracts had a higher antioxidant activity compared to the other
extracts. Seeds and stalks exhibited high mutagenicity inhibition % values in the Ames test, partially
confirming genotoxicity results in the SOS Chromotest. Moreover, seed and leave extracts were able to
stimulate the MCF-7 cells estrogen-dependent proliferation and simultaneously to reduce the activity of
17β-estradiol (E2).
Subsequently, the ability of the grape extracts to induce or reduce (when mixed with E2) DNA damages in
estrogen-responsive MCF-7 cells was evaluated by Comet assay. The samples showed estrogen-dependent
genotoxic damage on MCF-7 cells. In addition, the samples that showed anti-estrogenic effect in the Escreen assay displayed anti-genotoxic activity when tested in combination with 17β-estradiol.
In order to identify the metabolites responsible for the observed bioactivities, all of the components of the
investigated species were subjected to NMR-based metabolic profiling. Aliquots of lyophilized plant
material were extracted with CD3OD, in phosphate buffer, and analysed by 1D and 2D NMR. The
identification of amino acids, organic acids and sugars, in all the analysed extracts, was carried out by
comparison of the NMR data with those reported in the literature. Regarding the secondary metabolites,
seeds were characterized by the presence of cathechin and epicathechin as main components. On the
contrary, flavonols and cinnamates were the main secondary metabolites identified in the leaf extract.
Stalks contained the metabolites identified both in leaf and seed extracts.
The high antioxidant and antimutagenic potential of seeds and stalks seems to be correlated to the
presence of catechins in these extracts.
Keywords: Vitis × labruscana, Metabolites, Comet assay, Antimutagenic/antigenotoxic activity,
Estrogenic/antiestrogenic potential
34
NMR-based metabolomics of Mela annurca fruits produced with different breeding techniques
D’Abrosca B.1, Petriccione M.2, Chiocchio I.1, Corrado L.2, Scognamiglio M.1, Scortichini M.2, Fiorentino A.1
1
Department of Environmental Biological and Pharmaceutical Sciences and Technologies, Second
University of Naples – via Vivaldi 43, 81100 Caserta, Italy
2
CRA-Unità di Ricerca per la Frutticoltura Via Torrino 3, I-81100 Caserta, Italy
It is a well know fact that fresh fruit and vegetables can grant protection against chronic degenerative
diseases, given their richness in nutraceutical components performing antihoxidant, antithrombotic,
neuroprotective and anticarcinogenic activities (Wildman R.,Kelley M., 2006. Nutraceuticals and Functional
Foods pp.1-20 in Handbook of Nutraceuticals and Functional Foods, Second Edition CRC Press). This is one
of the main reasons for the growing interest among scientists to identify nutraceutical substances in edible
sources. The study presented here focuses on examining the fruits of Malus domestica cv. Annurca Rossa
del Sud, a typical product of Campania region. The unique characteristic of these apples is the fact that
they are harvested unriped and subsequently undergo a reddening period in storage structures called
“melaio” (D’Abrosca B. et al., 2006. FoodChemistry 98, 285–290). Over time new ways of breeding have
been developed with the aim of facilitating cropping and optimizing light distribution within the foliage.
The aim of this study has been to evaluate how different breeding techniques for Mela Annurca may
influence the metabolic content of the fruit itself using a metabolomic approach. Apples of type “Annurca
Rossa del Sud”, gathered from several breeding ways and cultivated in “pilot” fields belonging to Caserta's
CRA (Fruit Culture Research Unit), located in Francolise, have been first separated in peel and pulp, then
lyophilized. Subsequently aliquots of different breeding ways have undergone a ultrasound-assisted
extraction in D2O e CD3OD (1:1) including an internal standard which will later allow to quantify
metabolites (Kim et al., 2010. Nat. Protoc. 5, 536–549). At the end of the extractive phase a NMR analysis
was performed.
All 1H-NMR spectra have been processed and bucketing was performed by using the ACD/NMR Processor
software. In order to gather the highest possible amount of information on the metabolitic content of the
extracts, the reported data underwent a multivariate analysis using SIMCA-P.
PCA was permormed by integrating the data from the 27 pre-reddening related spectra with the 27 postreddening spectra. Score plot showed a clear separation of the two populations due to primary
metabolites like glucose, sucrose and malic acid, as shown in the loading plot.
Keywords: Malus domestica cv. Annurca, breeding techniques, NMR, metabolomics.
35
Molecular authentication of Campania melon accessions
Ciarmiello L.F., Carillo P., Iannuzzi F., Graziano E., Mirto A., Vacca F., De Simone L., D’Amelia L.I., Moccia C.,
Fuggi A., Woodrow P.
of Naples – via Vivaldi 43, 81100 Caserta, Italy
[email protected]
Melon (Cucumis melo L.) is an outcrossing horticultural crop belonging to the subsp. melo in the
Cucurbitaceae family of worldwide economic importance. Within the genus Cucumis, melon is considered
to be the most diverse species for morphological features, such as fruit size, shape, colour and texture. The
routine identification of many species by traditional methods can be difficult and time-consuming, often
requiring highly specialized knowledge, which can be a limiting factor in genetic biodiversity assessments
and ecological studies. The understanding of genetic diversity is necessary for efficient conservation and
management of germplasm collection in agronomically important plants.
Traditional methods for cultivars identify are based on phenotypic observations, but morphological
characteristics are often affected by environmental and developmental factors, making their
differentiation difficult and sometimes impossible. Molecular markers have revolutionized these fields as
well as the genetic analysis and breeding of plants. However, the advantages of using a given marker
system depend upon the species and its application.
To date, the microsatellite and single-nucleotide polymorphism (SNP) markers [Fantaccione S et al, 2008.
Bioinformation 2(7):311-5; Ciarmiello LF et al 2011. Molecular Biology Reports 38 (2):1237-1249; Ciarmiello
LF et al, 2013. Plant Molecular Biology Reporter 31 (5):1116 – 1130] have shown to be excellent tools for
cultivar identification.
In this preliminary study, we analyzed and compared the nucleotide sequence of ITS1-5.8S-ITS2 and
mitochondrial cytochrome oxidase subunit II (COX2) genes, belonging to five C. melo accessions: Melone di
Monte Calvo Irpino, Melone dell'Agro Noverino-Sarnese, Melone Rognoso Capuano, Melone Tendral
tardivo, Melone Giallo rugoso.
This study revealed the presence of several SNPs in rDNA and mithocondrial Cox2 genes. The SNPs could
be used in amplification refractory mutation system (ARMS) analysis for melon identification.
Keywords: Cucumis melo L., Germoplasma, SNPs
36
Biodiversity of cherry in Campania (Italy): contents of essential elements
Papa S., Innangi M., Bartoli G., Piccolo N., d’Alessandro Francesco, Fioretto A.
[email protected]
The rediscovery and study of local fruit varieties, which are often at risk of genetic erosion, allows to have
not only useful information to safeguard them, but also to enrich the range of products currently on the
market. Autochthonous cultivars, which have evolved in local environmental conditions, can potentially
be characterized by special nutritional and health benefits (Scortichini, 1990).
The Campania region is the second Italian region for fruit production and, within the indigenous
germplasm of Campania, numerous ecotypes have been identified. As for the cherry tree, in detail, 94
ecotypes have been recorded, some of them well known and appreciated in the local markets.
Nevertheless, some native varieties of Campania have been marginalized to the point that either they
have disappeared or are still present but as single plants or in mixed orchards due to the introduction of
new varieties, which are usually more productive.
In this work, we analyzed fruits from 44 cherry ecotypes, of which three of them are quite known on the
markets. The contents of essential macro and micronutrients (such as Na, Mg, P, Ca, Fe, Se, K and Zn),
which, in different amounts, are required to well-being and a balanced human nutrition, have been
determined on cherries.
The data (expressed on the basis of both fresh and dry weight) put forward a high variability in the
content of each nutrient between the different ecotypes, differences which are more evident when data
are expressed on a dry weight basis. Yet, expressing the data on a fresh weight basis (mg/100 g F.W.)
allowed to compare, at least for some elements, our results to national databases, such as the Food
Composition for Epidemiological Studies in Italy (BDA, Salvini et al., 2008. Istit. Europeo di Oncologia, MI)
and the tables of the National Research Institute for Food and Nutrition (INRAN). Thus, it was possible to
verify that, in most of Campania ecotypes, contents of P and Zn exceeded the respective reference
values, while for K this is true in about 50% of the ecotypes. The concentrations of Ca and Na are always
lower than the reference values, similarly to Fe, except for only 2 of the 44 analyzed ecotypes. For Se
and Mg data could not compared because these elements are not covered in the INRAN and BDA
databases.
Given the great variability in water contents, analyzing the data on a dry weight basis allows a better
discrimination between the several ecotypes. Accordingly, a Principal Component Analysis (PCA) allows
to discriminate three main groups. The first one (with the ecotypes named Zuccarenella and Bologna) is
characterized mostly by the contents of K, Mg and P, while the second cluster (Ciauzara, Della Recca,
Mulegnana Riccia) is identified by the contents of Mg, K, Ca, Fe e Zn. Finally, the last group is not so well
defined (Santa Teresa, San Michele, Cervina, Maggiaiolella, Francese, Tamburella e Melella), yet it can
be discriminated by the contents of Na, Ca, Mg and Se. The other ecotypes have intermediate features
among the three described groups.
Keywords: cherry, essential nutrients
37
Biodiversity of apples in Campania (Italy): contents of essential elements
Innangi M., Papa S., Bartoli G., Piccolo N., d’Alessandro Francesco, Fioretto A.
Essential elements, which are crucial for living organisms, are needed for life as they regulate many
biological processes. In plants, they are necessary for the normal growth and their deficiency can
determine an abnormal growth. In addition, deficiencies in nutrients could lead to physiological problems
also on organisms that feed on these plants or some of their parts (e.g. fruits). The study of indigenous
cultivars and their content in essential elements, can give information about their nutritional quality and
their capacity to adapt to local conditions. Because they could bring many benefits to human health, these
cultivars may be the best candidate for the in situ conservation and the preservation of agrobiodiversity.
In Campania’s indigenous germplasm 44 ecotypes of apple tree were identified. In this work we report the
contents of macro and micro essential elements (K, Na, P, Ca, Mg, Fe, Zn and Se) of 27 ecotypes of apple,
divided between pulp and peel, in order to differentiate the different zones of accumulation nutrients.
The data (expressed on the basis of both fresh and dry weight) can be compared at least for some
elements, our results to national databases, such as the Food Composition for Epidemiological Studies in
Italy (BDA, Salvini et al., 2008. Istit. Europeo di Oncologia, MI) and the tables of the National Research
Institute for Food and Nutrition (INRAN), at lest on a fresh weight basis (mg/ 100 g F.W.).
Thus, it was possible to verify that in most cultivars contents as Ca, Fe and Zn exceeded the respective
reference values, while for K this was true in about 50% of the ecotypes. The concentrations of P and Na
were always lower than the reference values, similarly to Fe, except for only 3 of the 27 cultivar analyzed.
For Se and Mg data could not compared because these elements are not covered in the INRAN and BDA
databases.
Comparing the content in nutrients assayed both in the pulp and in the peel for the different ecotypes of
apple tree, it has to be highlighted that, in general, the peel showed the highest concentrations in all
nutrients except for K, where its concentration was higher in the pulp.
Looking at the data on a dry weight basis, instead, we can obtain a better comparison between the
ecotypes, given the considerable variability in the water content. Moreover, the application of Principal
Component Analysis (PCA) on the data of the pulp (the edible portion of greatest interest) allows to
identify mainly three groups of cultivars, with some intermediate ecotypes. A first group is characterized
by the cultivars Latte, Limoncella 02 and Agostinella Rossa which are similar in chemical composition and
differ for a few nutrients, with Latte emerging for higher concentrations in Ca and partially Zn, Limoncella
02 presenting higher contents in Fe and P and, to a lesser extent in K; finally, Agostinella Rossa, more
similar to Limoncella than to Latte, emerges for the contents in Mg and Fe. A second group includes most
of the cultivars, except for Arancio, which are very similar in nutrient composition. Finally, Arancio is the
most different cultivar from the other ones, as half of the nutrients considered and, specifically, it prevails
for concentrations in Na, Zn, Se and Ca.
Keywords: apple, essential nutrients
38
Isotopic signature of agri-food products from Campania
Paola Ricci, Simona Altieri, Carmina Sirignano, Carmine Lubritto
During the recent years, national and regional research programs have given great relevance to the
development of new methods aimed to the geographic origin characterization of food products, in order to
improve their valorisation. This reflects the growing consumer' sensibility to authenticity of food products,
in particular concerning those local products that may be recognized with special trademarks (eg, PDO and
PGI), on the basis of the geographical area of raw materials and production, symbols of quality in the
common opinion. Presently, despite numerous laws for the preservation and protection of typical food
products, ensuring food quality against rising food fraud has become extremely difficult. The EC Regulation
178/2002, which introduce the tool of traceability, is an important reference for food law.
The application of isotopic methods may provide a powerful aid to food control, in general, but especially
to product traceability and control of the accuracy of their geographic characterization. In particular, we
address here those techniques that make use of stable isotopes of most common light elements nitrogen
(14N, 15N), carbon (12C, 13C), hydrogen (1H, D), oxygen (16O, 18O ) and sulfur (S). These techniques fall into
the biochemical characterization , molecular, healthy and functional native ecotypes of the Campania
region, as provided in the project WP5 Agrigenet
Recently, stable isotope analysis has been employed in Europe as an authenticity test of various food
materials; e.g. meat (Camin et al., 2007; Nakashita et al., 2008; Horacek et al., 2009), milk (Knobbe et al.,
2006; Crittenden et al., 2007), cheese (Camin et al., 2004), butter (Rossman et al., 2000), honey (Padovan et
al., 2003), olive oil (Camin et al., 2010), wine (Martin et al., 1995, Versini et al., 1997).
The isotopic methods rely largely on the great selectivity of atomic or nuclear processes in nature, and on
the great power of discrimination methods for detection and analysis of this discrimination. Looking at
small scale it is known that each chemical, physical or biochemical phenomenon discriminates
characteristically and selectively the different isotopes from each other, causing reproducible changes in
the isotopic composition, as a result of the process itself, according to a phenomenon known as isotopic
fractionation (Mook, 2005). Having the appropriate instrument sensitivity, it is possible to appreciate these
differences in isotopic compositions and use them as natural tracers in many applications (Brenna et al.,
1997).
13
15
18
In the present work the IRMSO) fruits and
vegetables of Campania Region, in order to obtain a fingerprints for rapid identification of species and
ecotypes of the specific geographical area (framework AgRiGeNET project). In particular we present how
the results of isotopic measurements can help to define isotope values of reference for the Campania
varieties of cherries and plums. Morevover we highlighted anomalies that can indicate adaptability,
hardiness, typology, which become markers of specific varieties and different agricultural practices used.
39
The biodiversity of cultivated olive trees from two areas of Campania region: analysis at landscape and
molecular level
Esposito A., Scognamiglio M., Marino D., De Luca P.F., D’Abrosca B., Croce A., Fiorentino A.
Department of Environmental, Biological and Pharmaceutical Sciences and Technologies, Second
University of Naples, via Vivaldi 43, 8100 – Caserta Italy
The beneficial health properties of olive fruits have been known, for centuries and many studies deal with
their antioxidant composition as preventative superiority (Danielle Ryan and Kevin RobardsAnalyst, May
1998, Vol. 123 (31R–44R). Olea europaea L. subsp. europaea is among the oldest known cultivated trees in
the world. It shows multiple phenotypic expressions, usually described as cultivars. Some of them are of
ancient origin and restricted to very limited local areas (endemic), whereas others are characterized by a
wider distribution (G. Bartolini, G. Prevost, C.Messeri, G. Carignani, and U.Menini (1998) Olive Germplasm:
Cultivars and World-Wide Collections, FAO, Rome, Italy, 1998). Endemic cultivars, in particular, evolved for a
very long period in a specific local area and developed adaptative traits which are well integrated with the
environmental, agronomic, cultural, and traditional landscape features of the site (Muzzalupo, G. Giovanni
Vendramin, and A. Chiappetta (2014). The Scientific World Journal, Volume 2014, Article ID 296590, pp.12
http://dx.doi.org/10.1155/2014/296590). However the depletion and the extensive replacement with new
varieties has resulted in a progressive reduction of varietal biodiversity with alarming consequences of
genetic erosion and loss of biodiversity.
In this context the knowledge about the potential olive oil biodiversity resources represents a crucial issue
to preserve it and to promote a socioeconomic development. As a consequence, a greater sustainability of
modern agriculture is required especially in protected areas where the safeguard of old local varieties is,
even, a focal point for the conservation of the traditional farming systems and landscapes (C. M. Breton,
P.Warnock, and A. J. Berville (2012) in Olive Germplasm—The Olive Cultivation, Table Olive and Olive Oil
Industry in Italy, I.Muzzalupo,Ed.,pp. 3–22,InTech, Rijeka, Croatia).
The objective of this study is to characterize the resource of olive cultivars of areas of Cmpania Region
(Cilento, Vallo di Diano and Alburni National Park; Caserta province) by two different approach: a)
landscape and taxonomic study; b) metabolomic analysis of fruits.
On the basis of literature and field sampling, a list of 36 cultivars (21 endemic and 15 with a wider
distribution) was obtained. For each cultivar a distribution map was produced by GIS analysis.
Metabolomic analysis was performed by 1D and 2D NMR (H. K. Kim, Y. H. Choi, and R. Verpoorte (2010)
Nat. Protoc. 5, 536-549) in order to assess the different secondary metabolites content, with particular
interest to phenolic composition (M. Scognamiglio, B. D’Abrosca, S. Pacifico, V. Fiumano, P.F. De Luca, P.
Monaco, A. Fiorentino (2012) Food Res. Int. 46: 294-303).
1
H-NMR spectra were processed and obtained data were analyzed by multivariate data analysis (PCA). The
2D NMR techniques (HMBC, HSQC, COSY, J-resolved) allowed us to identify the main secondary metabolites
Results evidenced clear differences in metabolite composition among cultivars and for each cultivar in
relation to site location.
Keywords: Olive tree biodiversity, GIS analys, metabolomic analysis, phenolic composition
40
Finito di stampare a maggio 2015
EMMEDUE TIPOGRAFIA
Via Cesare Battisti, 32
GRAZZANISE
CASERTA
41

Untitled - Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali

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