Il Progetto – ESPERA

Il progetto ESPERA è un progetto di “ricerca industriale” finalizzato al raggiungimento dell’obiettivo A. “Produzione di innovazioni di processo e di prodotto a livello aziendale e/o di filiera”.

Il comparto produttivo di riferimento è il “Comparto Orticolo e Frutticolo”.

L’obiettivo generale del progetto ESPERA è il miglioramento complessivo della gestione della filiera della pera IGP del Mantovano nel contesto dei paradigmi di economia circolare e sostenibilità.

Gli obiettivi specifici del progetto ESPERA sono:

la determinazione di un indice di maturazione alla raccolta per i frutti, destinato ad essere usato come uno strumento di selezione per migliorare la conservazione dei frutti;
la produzione di rondelle essiccate di pera a partire da frutti con fisiopatie, originariamente non destinati al consumo fresco;
il recupero degli scarti della produzione di rondelle per l’estrazione di composti nutrizionali a funzionalità tecnologica di pregio e ad alto valore aggiunto;
la realizzazione di un prototipo per misure ottiche non distruttive del grado di maturazione adattabile alle linee di selezione dei frutti;
la riconfigurazione della filiera della pera IGP del Mantovano sulla base dei principi di sostenibilità e circolarità, mediante l’analisi e l’implementazione di soluzioni innovative tecnologiche, di processo e organizzative, per la prevenzione degli scarti e la gestione circolare delle eccedenze alimentari.

Il progetto ESPERA si avvale di una partnership che riunisce competenze complementari (Ingegneria, Fisica, Economia, Management, Agronomia, Scienze e Politiche Ambientali) e che fornisce tutte le professionalità necessarie per il raggiungimento dei propri obiettivi.

I partner del progetto ESPERA sono inoltre in collegamento con reti multiattoriali regionali, nazionali e internazionali che permetteranno di creare un terreno fertile di confronto e collaborazione tra ricercatori, accademici e operatori economici del settore agroalimentare e altri stakeholder rilevanti, che faciliterà il conseguimento dei risultati e la loro ricaduta territoriale.

Gli obiettivi del progetto ESPERA sono in linea con gli indirizzi individuati nei documenti di programmazione regionale (Programma regionale di ricerca nei settori agricolo e forestale e zone rurali approvato con deliberazione della Giunta Regionale. 10 gennaio 2014, n. X/1213; Programma di Sviluppo rurale 2014 – 2020 della Lombardia; S3 di Regione Lombardia (DGR X/3486/2015), con i rispettivi Programmi di Lavoro di Ricerca e Innovazione delle Aree di Specializzazione (I edizione 2014-2015 e II edizione 2017-2018) (DGR X/5843/2016)) e con gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile e i relativi target contenuti nell’Agenda 2030 delle Nazioni Unite.

Foto di Scott Graham su Unsplash

Risultati Attesi

I risultati generali attesi dal progetto ESPERA sono:

il miglioramento della gestione dei frutti alla raccolta in base alla misura del grado di maturazione mediante un’innovativa tecnologia ottica;
il miglioramento della gestione dei frutti durante la conservazione con la possibilità di estendere il periodo di conservazione per una maggiore flessibilità di conferimento al mercato;
la riduzione dello spreco e la valorizzazione del materiale di scarto;
la complessiva ottimizzazione della gestione della filiera della pera nell’ambito dei paradigmi di economia circolare e sostenibilità.

I risultati specifici del progetto ESPERA attesi alla fine di ogni anno di attività sono:

Anno 1

mappatura preliminare dei processi produttivi e della filiera della pera IGP del Mantovano e identificazione di best practice e modelli di business innovativi nel settore agroalimentare, che combinano soluzioni tecnologiche, organizzative e gestionali per la riduzione degli sprechi nei campi e nei centri di raccolta e la sostenibilità della supply chain delle pere o di prodotti ortofrutticoli con caratteristiche analoghe;
messa a punto delle tecniche di misura non distruttive e distruttive sui frutti e dei processi di trasformazione per la produzione di rondelle di pere e l’estrazione di composti dagli scarti;
realizzazione di una campagna di misure su pere Abate per determinazione non distruttiva del grado di maturazione e per l’indirizzamento verso conservazione dei frutti in celle ad atmosfera normale o controllata;
progettazione di un prototipo per misure ottiche non distruttive del grado di maturazione adattabile alle linee di selezione dei frutti;

Anno 2

utilizzo di frutti di scarto per la produzione di rondelle di pere Abate;
utilizzo di sfrido della produzione di rondelle di pere Abate per l’estrazione di composti bioattivi e verifica della loro attività biologica; progettazione di prodotto a base di “pomace” di pera con funzionalità antiossidante per prevenire problemi di salute cronica legati allo stress ossidativo.
realizzazione di una campagna di misure su pere Conference per determinazione non distruttiva del grado di maturazione e per l’indirizzamento verso conservazione dei frutti in celle ad atmosfera normale o controllata.
costruzione e caratterizzazione di un prototipo per misure ottiche non distruttive del grado di maturazione adattabile alle linee di selezione dei frutti;
analisi della fattibilità economica e della scalabilità di nuovi modelli di business della pera IGP del Mantovano mediante lo sviluppo di nuove linee di prodotto e relative filiere “non convenzionali”, o perché riguardano prodotti con difetti qualitativi e non in linea con gli standard di mercato, che vengono ritrasformati in altro prodotto con più lunga vita residuale e non ancora presente sul mercato (es. rondelle di pere Abate essiccate), o perché riguardano prodotti derivanti dalla lavorazione degli scarti di produzione (es. composti derivanti dagli scarti delle rondelle delle pere Abate), venduti in canali alternativi a quelli tradizionali (ad esempio della Grande Distribuzione Organizzata).
presentazione dei risultati intermedi.

Anno 3

utilizzo di frutti di scarto per la produzione di rondelle di pere Conference;
utilizzo di sfrido della produzione di rondelle di pere Conference per l’estrazione di composti e verifica della loro attività biologica;
consolidamento dei risultati relativi alle campagne di misura su pere Abate e Conference
dimostrazione su diverse cultivar di pere (Abate, Conference, Decana, …) di un prototipo per misure ottiche non distruttive del grado di maturazione adattabile alle linee di selezione dei frutti;
trasferibilità e replicabilità delle best practice e dei nuovi modelli di business per la riduzione degli sprechi e la sostenibilità della filiera della pera IGP del Mantovano ad altre filiere ortofrutticole;
presentazione dei risultati finali.

Approccio Metodologico

Il progetto ESPERA si avvale di un approccio tecnico e scientifico innovativo, basato sui concetti di ricerca collaborativa, multidisciplinarità e responsabilità sociale del processo di ricerca e innovazione.

Le caratteristiche di innovazione del progetto riguardano in particolare:

Originalità e rilevanza sociale del tema: innanzitutto, la ricerca parte da una chiara sfida per la società, ovvero il problema dello spreco alimentare, come chiaramente affermato dall’Agenda 2030 delle Nazioni Unite per lo Sviluppo Sostenibile. In particolare, il progetto vuole dimostrare la fattibilità e la scalabilità di nuovi modelli di business che traducono il paradigma dell’economia circolare nel settore agroalimentare e più nello specifico nel comparto ortofrutticolo e delle pere, prevenendo e riducendo gli scarti di prodotto. In particolare, la novità del progetto risiede nel recupero del materiale di scarto mediante un approccio combinato che prevede l’impiego di frutti con fisiopatie o difettati per la produzione di rondelle essiccate di pera, un nuovo prodotto ad elevato valore nutrizionale, e l’uso dello sfrido della produzione di rondelle per l’estrazione di composti ad alto valore salutistico. La creazione di rondelle essiccate da frutti freschi è un metodo già diffuso a livello commerciale per altre specie di frutti (es. mele), ma non è mai stato proposto per le pere, che normalmente, se difettate, vengono destinate alla produzione di succhi con una notevole riduzione del valore economico del prodotto e conseguente mancato guadagno per il produttore. La caratterizzazione biologica a livello cellulare di molecole bioattive fornirà importanti indicazioni ed evidenze della potenziale attività antiossidante degli estratti dello di “pomace” di pere al fine di valorizzare lo scarto di produzione come risorsa di composti bioattivi per lo sviluppo di nuovi nutraceutici o integratori alimentari.
Ricerca collaborativa: il progetto persegue una modalità di ricerca collaborativa perché in linea con l’idea di un approccio dialogico e interattivo, in cui gli attori chiave oggetto di studio sono coinvolti non solo nel fornire conoscenza, esperienza e accesso alle informazioni necessarie per sviluppare l’attività di ricerca, ma anche nel definire e indirizzare nello specifico gli obiettivi di ricerca, nello sviluppo della soluzione e nel test / misurazione dei risultati effettivi. In particolare, ai fini del presente progetto, il gruppo di lavoro conduce la ricerca in stretta collaborazione con la Cooperativa Ortofrutticola mantovana società Cooperativa, che sarà anche l’ambito di sperimentazione e misurazione dei risultati del progetto.
Multidisciplinarità: l’impiego di un approccio multidisciplinare consiste nel combinare una nuova tecnica ottica (spettroscopia laser a picosecondi nel vicino infrarosso) e un innovativo modello di cinetica di maturazione della frutta (età biologica o biological shift factor) per arrivare alla definizione di indicatori di maturazione alla raccolta da utilizzare per la selezione alla raccolta dei frutti. Tale approccio è già stato impiegato con successo da POLIMI DFIS, CNR-IFN e CREA-IT.MI su nettarine e mango (frutti stagionali che dopo la raccolta è soggetto a rapido rammollimento per effetto dei processi fisiologici di respirazione, traspirazione e produzione di etilene) e su mele (frutti che come le pere dopo la raccolta possono essere conservati a bassa temperatura in condizioni di atmosfera controllata o normale). Inoltre, dal momento che le innovazioni di frontiera in ambito di economia circolare per la riduzione degli sprechi e la gestione circolare delle eccedenze e delle risorse sono intrinsecamente interdisciplinari e richiedono al contempo competenze di prodotto, tecnologiche e organizzative e di processo, il progetto è proposto da un gruppo di lavoro composto da due dipartimenti del Politecnico di Milano (DIG e DFIS), UNIMI ESP, CREA-IT.MI e CNR-IFN, che mettono a disposizione ai fini del progetto conoscenze e competenze variegate e tra di esse complementari, in materia di fisica, nutrizione, tecnologia, gestione, management e studi di sostenibilità.
Responsabilità sociale del processo di ricerca e innovazione: il piano di comunicazione del progetto coinvolge tutti i principali soggetti che potrebbero essere interessati ai risultati della ricerca e prevede momenti di confronto e interazione durante l’intero processo di ricerca. Questo processo iterativo e partecipativo permetterà di testare, perfezionare, migliorare ulteriormente le direzioni di lavoro e le soluzioni sviluppate durante la ricerca e di verificare continuamente l’allineamento tra i bisogni della società e le risposte fornite attraverso il progetto di ricerca. In generale, come evidenziato dalla metodologia di ricerca e dal piano di comunicazione delineato, la presente proposta è coerente con i principi di Responsible Research and Innovation (RRI), in quanto vuole contribuire allo sviluppo di risposte concrete e innovative a problemi complessi e particolarmente sentiti, come quello dello spreco alimentare, ponendo attenzione sulle ricadute e sugli impatti dell’attività di ricerca sulla società e sull’ambiente.

Piano Di Lavoro

Il piano di lavoro del progetto ESPERA ha una durata di 36 mesi (dal mese M1 al mese M36) e sarà articolato in fasi, attività (workpackage, WP) e compiti (task, T), legati risultati (deliverable, D) e momenti di decisione (milestone, MS).

Sono previste tre fasi:

Fase 1: Preparazione delle tecniche e delle procedure (M1-M6)
In questa fase preliminare verranno approntate le tecniche e le procedure necessarie per la realizzazione del progetto. In particolare si definiranno gli aspetti logistici relativi alle campagne di misure da realizzarsi presso la “Cooperativa Ortofrutticola mantovana società Cooperativa”.
Fase 2: Implementazione delle procedure (M7-M30)
Questa fase comprende le attività centrali al progetto ovvero la realizzazione di misure alla raccolta su frutti da destinare in celle di conservazione in base al grado di maturazione, la trasformazione di frutti per la creazione di rondelle essiccate, la lavorazione degli scarti per l’estrazione di composti nutrizionali a funzionalità tecnologica di pregio ed ad alto valore aggiunto, la progettazione e costruzione di un prototipo per misure ottiche non distruttive del grado di maturazione adattabile alle linee di selezione dei frutti.
Fase 3: Elaborazione e consolidamento dei risultati (M31-M36)
In questa fase conclusiva si elaboreranno e consolideranno i risultati ottenuti nelle fasi precedenti, si definiranno le best practice per riduzione dello scarto e sostenibilità nella filiera della pera IGP del Mantovano e si valuterà la loro trasferibilità ad altre filiere.

Sono previsti i seguenti punti di controllo (milestone):

MS1 – Procedure approntate (M6)
MS2 – Completamento della prima stagione di attività (M18)
MS3 – Completamento della seconda stagione di attività (M30)
MS4 – Completamento delle attività del progetto (M36)

Il progetto ESPERA si articolerà nelle seguenti attività (workpackage)

WP 1 – POLIMI DIG (M1-M36) Sostenibilità della filiera

Responsabile: POLIMI DIG

Partecipanti: POLIMI DFIS, CNR-IFN, CREA-IT.MI, UNIMI ESP

Obiettivo specifico: identificazione e l’implementazione di best practice per la riduzione dello scarto e la sostenibilità nella filiera della pera IGP del Mantovano.

Task 1.1 – Analisi della situazione (M1 – M6) (Referente: POLIMI DIG)

Il primo task consiste nella mappatura dei processi esistenti e nell’analisi della filiera delle pera IGP del Mantovano al fine di restituire una fotografia puntuale della situazione corrente oggetto di studio.

Task 1.2 – Possibili soluzioni (M7 – M18) (Referente: POLIMI DIG)

Il secondo task prevede il censimento e l’analisi di soluzioni tecnologiche e organizzative innovative, finalizzate alla prevenzione degli scarti o alla gestione circolare delle eccedenze generate lungo la supply chain delle pere o di altri frutti con caratteristiche analoghe, tramite la loro selezione e canalizzazione in mercati diversi sulla base delle caratteristiche qualitative interne ed esterne dei frutti. A tal fine, saranno condotti un’analisi approfondita di casi d’interesse tratti dalla letteratura scientifica, il censimento delle giovani imprese o startup attive nel settore e studi di caso di aziende che hanno sviluppato soluzioni tecnologiche e modelli di business e organizzativi innovativi per la riduzione e la gestione circolare degli scarti nel comparto ortofrutticolo.

Task 1.3 – Considerazioni finali (M19 – M36) (Referente: POLIMI DIG)

Il terzo task consiste nell’analisi di fattibilità economica e scalabilità di nuove linee di prodotto (es. rondelle di pere essiccate e composti derivanti dagli scarti di quest’ultime), che richiedono l’adozione di soluzioni tecnologiche e tecniche di misurazione innovative e la contestuale riconfigurazione dei processi e dei rapporti di filiera per la riduzione degli sprechi e la sostenibilità della filiera nel complesso.

WP 2 – CNR-IFN (M1-M36) Innovazione tecnologica

Responsabile: CNR-IFN

Partecipanti: POLIMI DFIS, POLIMI DIG, CREA-IT.MI, UNIMI ESP

Obiettivo specifico: innovare le tecnologie per la selezione non distruttiva dei frutti introducendo la tecnica di spettroscopia ottica diffusa nel vicino infrarosso risolta nel tempo (TRS)

Task 2.1 – Ottimizzazione di un prototipo esistente per misure su pere (M1 – M6) (Referente: POLIMI DFIS)

Il prototipo per misure di spettroscopia laser a picosecondi nel vicino infrarosso (TRS) sviluppato da POLIMI DFIS e CNR-IFN verrà ottimizzato per l’acquisizione di misure non distruttive del grado di maturazione delle pere. I parametri di misura (lunghezza d’onda, distanza tra sorgente e rivelatore, tempo di acquisizione) verranno definiti mediante prove preliminari su frutti di diverse varietà.

Task 2.2 – Progettazione, sviluppo e caratterizzazione di un prototipo innovativo per misure ottiche non distruttive del grado di maturazione adattabile alle linee di selezione dei frutti (M7 – M30) (Referente: CNR-IFN)

La limitazione principale della strumentazione TRS ora in uso è la bassa potenza delle sorgenti laser. I diodi laser a semiconduttore adottati infatti hanno una potenza media inferiore a 1 mW che risulta essere sufficiente per misure a 760 nm, effettuate per stimare accuratamente il parametro di diffusione, ma non a 670 nm ovvero sul picco di assorbimento della clorofilla, dove viene cercata l’informazione sul grado di maturazione dei frutti. Si prevede di impiegare nuove sorgenti laser (diodi impulsati di nuova generazione o sorgenti laser in fibra ottica) in grado di fornire impulsi con durata di alcune decine di picosecondi con potenze medie dell’ordine di 50 mW. Al tempo stesso l’adozione di nuovi fotorivelatori con migliore efficienza quantica e risposta spettrale (es. silicon photomultiplier, SiPM) permetterà di guadagnare segnale a parità di potenza immessa nel frutto. Infine si provvederà alla riprogettazione della sonda per misure TRS per ottimizzare l’efficienza di illuminazione e di raccolta del segnale in condizioni di assenza di contatto col frutto in modo da adattarsi alle esigenze di operatività sulle linee di selezione dei frutti.

Dopo aver definito le specifiche del nuovo prototipo si provvederà alla costruzione e alla successiva caratterizzazione su campioni calibrati con proprietà ottiche simili a quelle dei frutti da misurare.

Task 2.3 – Dimostrazione di un prototipo innovativo per misure ottiche non distruttive del grado di maturazione adattabile alle linee di selezione dei frutti (M31 – M36) (Referente: CNR-IFN) Il nuovo prototipo verrà installato presso una linea di selezione dei frutti e se ne valuteranno le prestazioni in termini di velocità di misura, accuratezza nella stima delle proprietà ottiche e del grado di maturazione. Le prove verranno effettuate su più varietà di frutti per valutare l’adattabilità del nuovo prototipo alle diverse condizioni di misura.

WP 3 – CREA-IT.MI (M1-M36) Selezione e conservazione dei frutti

Responsabile: CREA-IT.MI

Partecipanti: POLIMI DFIS, POLIMI DIG, CNR-IFN, UNIMI ESP

Obiettivo specifico: realizzazione di campagne di misure per determinare in modo non distruttivo il grado di maturazione alla raccolta dei frutti, e per valutare l’effetto della selezione alla raccolta sulle modalità e sulle tempistiche di conservazione in atmosfera controllata.

Task 3.1 – Definizione dei protocolli e della logistica (M1 – M6) (Referente: CREA-IT.MI)

Saranno definiti gli aspetti principali della filiera della pera in relazione agli obiettivi del progetto: comportamento generale dei frutti: fisiologia, maturazione, conservazione; stadi di raccolta, trattamento e conservazione dei frutti; problemi legati alla conservazione post-raccolta e al marketing; valutazione delle strutture per conservazione (es. celle frigorifere); selezione dei frutti in base alle preferenze del mercato e alle destinazioni commerciali; definizione dei siti per realizzazione delle campagne di misure.

Si definiranno i protocolli di misura per i test preliminari (vedi Task 2.1). In particolare: cultivar; numero di frutti; misure qualitative distruttive (contenuto in solidi solubili, acidità, proprietà meccanico-acustiche della polpa) e non distruttive (es. colore della buccia), rilevamento dell’incidenza di fisiopatie, analisi sensoriali con un panel di assaggiatori esperti; logistica in tutti gli stadi della filiera; ruolo di distributori e venditori.

Task 3.2 – Prima campagna di misure (M7 – M18) (Referente: CREA-IT.MI)

Verrà condotta una prima campagna di misure non distruttive su pere (es. di varietà Abate) in base a protocolli definiti nel Task 3.1. Le misure verranno effettuate presso le cooperative di raccolta dei frutti nelle condizioni più simili a quelle di normale operatività per quanto riguarda le tempistiche di conferimento e selezione dei frutti. Indicativamente i protocolli prevederanno i seguenti passaggi:

misura frutti alla raccolta con TRS e divisione in classi di maturazione e successiva randomizzazione dei frutti così classificati in campioni differenti da destinare alle differenti modalità e tempistiche di conservazione;
conservazione dei frutti in AN e in AC presso CREA-IT.MI secondo le condizioni utilizzate in cooperativa;
analisi qualitative dei frutti AN e AC alla 1^, 2^ e 3^ uscita (1^ uscita in corrispondenza dell’ultimo mese di conservazione, la 2^ e la 3^ uscita 1 mese e 2 mesi dopo il termine ultimo di conservazione commerciale in modo da avere frutti con difetti da poter trasformare);
identificazione frutti con difetti non idonei al consumo fresco dopo conservazione in AN e AC 2^ e 3^ uscita da destinare alla produzione di rondelle essiccate.

Task 3.3 – Seconda campagna di misure (M19 – M30) (Referente: CREA-IT.MI)

Nel corso del secondo anno del progetto prevediamo di effettuareuna campagna di misure su pere di varietà Conference usando le stesse impostazioni della prima campagna di misure effettuata su pere Abate .(salvo modifiche dettate dall’analisi dei risultati della prima campagna di misure).

Task 3.4 – Completamento analisi dati (M31 – M36) (Referente: CREA-IT.MI)

In questo task ci occuperemo di completare le analisi dei dati ottenuti con le diverse tecniche, effettuando correlazioni tra proprietà ottiche alla raccolta (ovvero grado di maturazione) e caratteristiche di qualità dei frutti freschi durante e dopo la conservazione, compresa l’incidenza delle fisiopatie.

WP 4 – UNIMI ESP (M1-M36) Trasformazione dei frutti per recupero dello scarto

Responsabile: UNIMI ESP

Partecipanti: POLIMI DFIS, POLIMI DIG, CNR-IFN, CREA-IT.MI

Obiettivo specifico: introdurre nuovi prodotti (rondelle essiccate di pere) a partire da frutti di scarto e recupero dello scarto.

Task 4.1 – Predisposizione delle procedure per trasformazione e recupero (M1 – M6) (Referente: UNIMI ESP)

In questo task verranno approntate e messe a punto le procedure per la produzione di rondelle, per il pretrattamento dello scarto della lavorazione delle rondelle e per la verifica dell’attività biologica dei composti estratti dagli scarti.

In particolare verranno definiti i parametri operativi (tempo, temperatura) del processo di essiccamento per l’ottenimento di rondelle essiccate sia da pere Abate Fetel che da pere Conference. Tale protocollo verrà poi applicato a pere Abate Fetel e Conference che durante la conservazione refrigerata in atmosfera normale e controllata non risulteranno idonee al consumo fresco.

Task 4.2 – Trasformazione dei frutti in rondelle e misure di caratterizzazione (M7 – M30) (Referente: CREA-IT.MI)

La trasformazione dei frutti in rondelle verrà effettuata secondo il protocollo ottenuto nel Task 4.1.

La produzione di rondelle a partire dai frutti difettati non idonei al consumo fresco prevede:

l’essiccamento delle rondelle fresche tenendo tracciato il frutto di provenienza;
la caratterizzazione delle rondelle fresche ed essiccate di pere Abate Fetel e Conference. Sulle rondelle prima e dopo l’essiccamento verranno rilevati il colore e le caratteristiche geometriche tramite analisi dell’immagine. Sulle rondelle essiccate verranno determinate le proprietà meccanico-acustiche tramite bending-snapping accoppiato ad orecchio elettronico (Rizzolo et al., 2014c) e verrà valutata l’attività dell’acqua. Per ciascuna rondella verranno calcolati: la perdita in peso, la percentuale di contrazione dell’area, l’indice di imbrunimento.
Recupero dello scarto della preparazione delle rondelle da destinare all’estrazione di composti, vedi Task 4.3.

Task 4.3 – Estrazione dei composti e misure di caratterizzazione (M7 – M30) (Referente: UNIMI ESP)

Distinguiamo tre diversi sotto compiti:

Estrazione di composti da scarti di lavorazione

Polpa, buccia e torsolo di pera (“pomace” di pera) sono noti contenere composti bioattivi con proprieta’ antiossidanti quali flavonoidi e polifenoli. Questi composti rappresentano inoltre un potenziale nutraceutico quali agenti anti-infiammatori, ipocolesterolemici, cardioprotettivi, e in generale hanno funzionalita’ anti-aging. Quindi il recupero di tali prodotti da scarti di lavorazione rappresenta un valore aggiunto alla filiera di lavorazione delle pere.

In questo task si ottimizzeranno le condizioni di estrazione e caratterizzazione dei composti bioattivi presenti negli scarti di pere dopo la produzione delle rondelle. Quali tecniche estrattive si applicheranno metodologie “green” quali l’estrazione con fluidi supercritici, una tecnologia che si avvale di CO₂ in condizioni supercritiche che abbina velocita’ di estrazione con condizioni operative molto blande e non inquinanti (assenza totale di solventi organici). Altre tecniche quali estrazioni mediate da microonde o ultrasuoni verranno saggiate in confronto. Gli estratti verranno analizzati quali-quantitativamente via HPLC/MS e caratterizzati per via spettroscopica (esperimenti NMR mono e bidimensionali) utilizzando come standard di riferimento marker commerciali.

Misura dell’attività antiossidante dei composti estratti

Razionale: Lo stress ossidativo è un importante fattore di rischio nella patogenesi di numerose malattie croniche. I radicali liberi e altre specie reattive dell’ossigeno (ROS) sono riconosciuti come agenti coinvolti nella patogenesi di tali malattie. La perossidazione lipidica, ovvero la degradazione dei lipidi che si verifica a causa del danno ossidativo, è un utile marker per lo stress ossidativo associato a tali patologie. Infatti, i lipidi polinsaturi sono suscettibili a un attacco ossidativo, tipicamente dai ROS, dando luogo a una reazione a catena ben definita con la produzione di prodotti finali come la malondialdeide (MDA). A tale proposito, la potenziale attività antiossidante mediata dai composti estratti dalle “pomace” di pere verrà valutata su cellule epatiche ed intestinali, mettendo a punto dei saggi finalizzati a valutare l’effetto protettivo di questi composti dopo aver indotto stress ossidativo.

Metodologie: Cellule umane epatiche HepG2 ed intestinali CaCo-2 verranno coltivate e successivamente pretrattate con gli estratti di pere. Dopo 24 ore, le cellule verranno trattate con H2O2 al fine di indurre stress ossidativo. L’effetto antiossidante di tali estratti verrà valutato misurando la loro capacità di contrastare la perossidazione lipidica e la formazione dei ROS a livello cellulare rispetto al controllo trattato con sola H2O2. In particolare, la perossidazione lipidica su tali lisati cellulari verrà determinata dalla reazione della MDA con acido tiobarbiturico (TBA) per formare un prodotto fluorometrico (λex 532nm / λem 553nm), proporzionale alla MDA presente. Mentre, la riduzione della formazione dei ROS verrà misurata utilizzando il diidroetidio (DHE) che ossidato ad Etidio (E+) è in grado di emettere fluorescenza (λex 480 nm/λem 576 nm). La riduzione della formazione di ROS sarà dunque proporzionale alla dimuizione dei segnale di fluoresca rispetto al controllo ed alle sole cellule trattate con H2O2.

Risultati attesi: la caratterizzazione biologica a livello cellulare fornirà importanti indicazioni ed evidenze della potenziale attività antiossidante degli estratti dello di “pomace” di pere al fine di valorizzare lo scarto di produzione come risorsa di composti bioattivi per lo sviluppo di nuovi nutraceutici o integratori alimentari.

Progettazione e realizzazione di un nuovo prodotto

Sarà progettato e realizzato un prodotto a base di “pomace” di pera con funzionalità antiossidante per prevenire problemi di salute cronica legati allo stress ossidativo. La tecnologia a ultrasuoni verrà testata per l’impatto sulla resa di estrazione dei bioattivi. Verrà effettuata la quantificazione strumentale della qualità sensoriale oggettiva del prodotto formulato a base di “pomace”. Saranno prese in considerazione una “pomace” della cultivar Abate e una della cultivar Conference, che saranno opportunamente selezionata per il grado di maturazione e la modalità di conservazione.

Task 4.4 – Completamento analisi dati (M31 – M36) (Referente: UNIMI ESP)

I dati ottenuti nelle due campagne di misura effettuate su pere di varietà differenti per la produzione di rondelle e per ‘estrazione di composti nutrizioanli e ad alto contenuto salutistico verranno confrontati per ricavare una valutazione complessiva della resa sia quantitativa che qualitativa dei processi innovativi introdotti.

WP 5 – POLIMI DIG (M1-M36) Divulgazione e sfruttamento dei risultati

Responsabile: POLIMI DFIS

Partecipanti: POLIMI DFIS, POLIMI DIG, CNR-IFN, CREA-IT.MI, UNIMI ESP

Obiettivo specifico: condividere i risultati generati dal progetto di ricerca e promuoverne la trasferibilità ad altri soggetti e contesti rilevanti.

Attraverso un approccio dialogico e partecipativo, molteplici azioni di disseminazione saranno condotte durante l’intera durata del progetto, tra cui workshop, seminari interattivi, conferenze e pubblicazioni scientifiche, al fine di raggiungere quattro target specifici: gli operati economici del settore (aziende della filiera, provider tecnologici e fornitori di prodotti ausiliari e servizi), società civile, comunità scientifica e comunità di formazione universitaria (si veda la sezione 4.3 per i dettagli).

Task 5.1 – Definizione del piano di divulgazione e informazione e dei relativi tool (M1 – M6) (Referente: POLIMI DIG)

Il presente task prevede la messa a punto delle azioni di comunicazione e dei relativi strumenti o Tool (T) per ciascun Target Group in linea con gli obiettivi specifici (OS). Il piano di comunicazione comprende strumenti quali workshop interattivi, la partecipazione a conferenze e la pubblicazione di paper su note riviste scientifiche, lo sviluppo di un sito web dedicato al progetto e altri materiali di supporto e l’organizzazione di un convegno finale pubblico a partecipazione gratuita.

Task 5.2 – Divulgazione dei risultati (M7 – M36) (Referente: POLIMI DIG)

Il presente task consiste nell’implementazione del piano di comunicazione definito nel task 5.1 e si declina in molteplici attività, rivolte ai quattro Target Group sopra menzionati.

Task 5.4 – Definizione del piano di sfruttamento dei risultati (M12 – M18) (Referente: POLIMI DFIS)

Il presente task consiste nella definizione del piano di sfruttamento dei risultati scientifici attraverso ad esempio il conseguimento di brevetti, o la definizione di accordi con i possibili stakeholders.

Task 5.5 – Sfruttamento dei risultati (M19 – M 36) (Referente: POLIMI DFIS)

Il presente task consiste nell’implementazione del piano di sfruttamento dei risultati definito nel task 5.4.

WP 6 – POLIMI DFIS (M1-M36)Coordinamento e gestione del progetto

Responsabile: POLIMI DFIS

Partecipanti: POLIMI DIG, CNR-IFN, CREA-IT.MI, UNIMI ESP

Obiettivo specifico: coordinamento e gestione amministrativa ottimale del progetto.

Task 6.1 – Coordinamento delle attività del progetto (M1 – M36) (Referente: POLIMI DFIS)

POLIMI DFIS manterrà il coordinamento del progetto secondo le linee indicate nella sezione 4.6.

Task 6.2 – Gestione amministrativa del progetto (M1 – M36) (Referente: POLIMI DFIS)

POLIMI DFIS manterrà la gestione amministrativa del progetto secondo le linee indicate nel bando.

Task 6.3 – Gestione della qualità e dei rischi del progetto (M1 – M36) (Referente: POLIMI DFIS)

POLIMI DFIS manterrà la gestione della qualità e dei rischi identificati nella sezione successiva di questo paragrafo.