Progetti di ricerca scientifica e tecnologica bilaterale di “Grande Rilevanza”
Programma Esecutivo Italia-Quebec
Il progetto NanoBioSafe
Il progetto NanoBioSafe si inserisce tra le iniziative dedicate a promuovere la cooperazione scientifica e tecnologica a livello internazionale. È stato realizzato con il contributo del Ministero degli Affari Esteri e della Cooperazione Internazionale, nell’ambito dei Progetti di ricerca scientifica e tecnologica bilaterale di “Grande Rilevanza”.
L’obiettivo del progetto è stato favorire la condivisione del know-how tra i partner coinvolti. In particolare, il gruppo di ricerca dell’INRS – Institut Armand-Frappier (Québec) ha apportato la propria esperienza nel recupero e nell’utilizzo di molecole bioattive naturali per garantire la sicurezza alimentare attraverso trattamenti innovativi. Parallelamente, ProdAl Scarl ha contribuito con competenze avanzate nel campo delle nanotecnologie e delle tecnologie non termiche per la conservazione degli alimenti.
È stato finalizzato alla condivisione del know-how maturato dal gruppo di ricerca dell’INRS-Institut Armand-Frappier (Quebec) nell’ambito del recupero e dell’utilizzo di molecole bioattive naturali per la sicurezza alimentare in trattamenti emergenti e da ProdAl Scarl nel campo delle nanotecnologie e delle tecnologie non-termiche per la conservazione degli alimenti.
Il progetto, della durata di 36 mesi, ha avuto l’obiettivo di sviluppare e sperimentare congiuntamente nei due centri di ricerca tecnologie innovative per la sicurezza alimentare, sfruttando la sinergia tra molecole bioattive naturali con proprietà antimicrobiche e trattamenti non termici.
In particolare, il progetto ha previsto:
- Analisi dei microrganismi alimentari: studio della sensibilità, della resistenza e delle modificazioni fisiologiche, morfologiche e molecolari dei principali batteri patogeni o alterativi di origine alimentare, quando sottoposti a trattamenti non termici in presenza di composti antimicrobici naturali, considerando diverse condizioni di conservazione.
- Ottimizzazione dei trattamenti di conservazione: identificazione della combinazione più efficace di due o più trattamenti sinergici non termici e determinazione dell’intensità minima necessaria, basandosi sulla conoscenza dei meccanismi d’azione e dei bersagli cellulari di ciascun trattamento, con l’obiettivo di garantire l’inattivazione microbica e la standardizzazione del processo.
Nell’ambito del progetto, le attività di ricerca condotte dai ricercatori di ProdAl sono state organizzate in diverse fasi:
- Sviluppo di sistemi di nanoincapsulamento per composti bioattivi con elevata attività antimicrobica.
- Studio dei meccanismi d’azione degli oli essenziali nanoincapsulati su diverse specie microbiche.
- Estrazione e frazionamento di oli di agrumi (bergamotto, limone, mandarino), con successiva caratterizzazione chimica e valutazione dell’attività antimicrobica sia nella forma pura sia nanoincapsulata.
- Applicazione degli oli essenziali incapsulati in diverse matrici alimentari, sia liquide sia solide.
- Analisi della stabilità chimico-fisica dei composti bioattivi, sia puri sia incapsulati.
- Valutazione dell’attività antimicrobica dei composti bioattivi puri e incapsulati.
- Sperimentazione di trattamenti combinati per l’inattivazione microbica.
- Applicazione di trattamenti combinati su matrici alimentari mediante l’impiego congiunto di tecnologie innovative e antimicrobici naturali.
Principali risultati
Il progetto NanoBioSafe, che ha incluso anche lo scambio di ricercatori tra i due enti coinvolti, ha prodotto risultati significativi nel campo della sicurezza alimentare:
- Nei laboratori dell’INRS, è stato dimostrato che la combinazione del trattamento con raggi gamma e del coating bioattivo genera sinergie particolarmente evidenti in termini di azione antimicrobica durante tutta la shelf life. In particolare, il livello di inattivazione microbica osservato nei trattamenti combinati risulta sempre superiore alla somma degli effetti ottenuti dai trattamenti individuali con coating o raggi gamma.
- Nei laboratori di ProdAl, è stato osservato che l’abbinamento tra trattamenti ad alte pressioni idrostatiche e coating bioattivo produce effetti sinergici, grazie al rilascio delle sostanze attive dal coating indotto dalla pressione applicata. Questo effetto è stato particolarmente significativo nei primi giorni della shelf life del prodotto. Al contrario, la combinazione di luce pulsata ad alta intensità e coating bioattivo ha mostrato un effetto solo additivo sull’azione antimicrobica, risultando addirittura antagonista negli ultimi giorni di shelf life.
Attività di divulgazione realizzate direttamente da ProdAl
Pubblicazioni su riviste scientifiche
- Donsì F., Annunziata M., Sessa M., Ferrari G. (2011)
Nanoencapsulation of Essential Oils to Enhance Their Antimicrobial Activity in Foods.
LWT-Food Science and Technology, 44 (9), 1908-1914 - Donsì, F., Sessa, M., Ferrari, G., Mgaidi, A., Mediouni, H. (2011)
Encapsulation of bioactive compounds in nanoemulsion- based delivery systems
Procedia Food Science 1, pp. 1666-1671., ISSN: 2211-601X - Donsì, F., Annunziata, M., Vincensi, M., Ferrari, G. (2012)
Design of nanoemulsion-based delivery systems of natural antimicrobials: Effect of the emulsifier
J. Biotech. 159 (4): 342–350 - Donsì, F., Sessa, M., Ferrari, G. (2012)
Disruption Chamber Geometry on the Fabrication of Food Nanoemulsions by High Pressure Homogenization
Ind. Eng. Chem. Res. 51 (22): 7606–7618 - Donsì, F., Marchese, E., Maresca, P., Ferrari, G. (2013) Combined non-thermal treatments for food preservation: high hydrostatic pressure and essential oil nanoemulsions International Nonthermal Food Processing Workshop. September 30 – October 02, 2013 – Florianopolis, Brazil
- Lacroix, M., Turgis, M., Severino, R., Vu, K. D., Donsi, F., Salmieri, S., Ferrari, G. (2014) Overview of applications of radiation processing in combination with conventional treatments to assure food safety Canadian Nuclear Association Meeting. August 24-28, 2014 – Vancouver, Canada
- Severino, R., Ferrari, G., Vu, K.D., Donsì, F., Salmieri, S., Lacroix, M. (2014) Antimicrobial Effects of Modified Chitosan-based Coating Containing Nanoemulsion of Essential Oil, Modified Atmosphere Packaging and Gamma Irradiation against Escherichia coli O157: H7 and Salmonella IUFoST (International Union of Food Science and Technology) 17th World Congress of Food Science and Technology. August 17-21, 2014 – Montreal, Canada
- Donsì, F., Cuomo, A., Marchese, E., Ferrari, G. (2014)
Infusion of essential oils for food stabilization: Unraveling the role of nanoemulsion-based delivery systems on mass transfer and antimicrobial activity
Innovative Food Science & Emerging Technologies 22: 212-220 - Severino, R., Vu, K.D., Donsì, F., Salmieri, S., Ferrari, G., Lacroix, M. (2014)
Antimicrobial effects of different combined non-thermal treatments against Listeria monocytogenes in broccoli florets
Journal of Food Engineering 124: 1–10 - Severino, R., Vu, K.D., Donsì, F., Salmieri, S., Ferrari, G., Lacroix, M. (2014)
Antibacterial and physical effects of modified chitosan based-coating containing nanoemulsion of mandarin essential oil and three non-thermal treatments against Listeria innocua in green beans
International Journal of Food Microbiology 191: 82–88 - Severino, R., Ferrari, G., Vu, K.D., Donsì, F., Salmieri, S., Lacroix, M. (2015)
Antimicrobial effects of modified chitosan based coating containing nanoemulsion of essential oils, modified atmosphere packaging and gamma irradiation against Escherichia coli O157:H7 and Salmonella Typhimurium on green beans
Food Control 50: 215–222 - Donsì, F., Marchese, E., Maresca, P., Pataro, G., Vu, K.D., Salmieri, S., Lacroix, M., Ferrari, G., (2015)
Green beans preservation by combination of a modified chitosan based-coating containing nanoemulsion of mandarin essential oil with high pressure or pulsed light processing
Postharvest Biology and Technology 106: 21–32 - Donsì, F., Sessa, M., Ferrari, G. (2015) Novel edible coating containing essential oil nanoemulsions to prolong the shelf life of vegetable products 12th International Conference on Chemical and Process Engineering (ICheaP 12), May 19-22, 2015 – Milano, Italy
Partecipazioni ad eventi e fiere
L’evento, che si è svolto il 16 dicembre 2011, organizzato ProdAl è stato un momento di confronto internazionale sullo status della ricerca scientifica nell’ambito dell’utilizzo degli additivi naturali nel processo di trasformazione degli alimenti in sostituzione delle sostanze chimiche, ma anche un’occasione per diffondere la cultura dell’innovazione. Ha visto il coinvolgimento di tutti gli attori del mondo istituzionale, economico e della ricerca in quanto chiamati a rispondere alle esigenze di sicurezza alimentare sanciti a livello comunitario e divenuti un’esigenza primaria per i consumatori.
26 – 29 Maggio 2011, Cesme Izmir, Turkey
Relatore: Francesco Donsì
Titolo intervento: Nanoemulsion-based delivery systems for the encapsulation of essential oils to be used as antimicrobials in foods
Inserzioni su altri media
I partner
Il progetto Nanobiosafe è stato realizzato da ProdAl Scarl in collaborazione con l’INRS-Institut Armand-Frappier (Quebec, Canada).
Documenti