L'Università di Bologna, in particolare il Laboratorio di Ingegneria Agraria e Biosistemi del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari (Distal), è al lavoro sulle piante officinali per verificare la possibilità di aumentare le rese in principi attivi manipolando lo spettro luminoso, in coltivazione indoor.
I primi risultati delle sperimentazioni in corso sono stati illustrati durante un convegno che si è svolto nel corso dell'ultima edizione di Macfrut, organizzato proprio dall'Università di Bologna e intitolato "'Facciamo luce' sulle piante officinali: esperienza di coltivazione indoor e applicazioni in ambito farmaceutico", dello scorso 8 maggio.
"Abbiamo verificato - ha detto il professore Daniele Torreggiani - che, con luci led e con elicitori, in combinazione, siamo riusciti ad aumentare le rese in principi attivi. Queste sostanze - ha continuato - valgono milioni di euro al chilogrammo. Guardando solo agli attuali risultati, possiamo dire che, in confronto alle rese di principi attivi a pieno campo, in indoor e con luci led ed elicitori abbiamo moltiplicato per dieci le rese. Per ottenere 1 grammo di principio attivo che vale fra i 5 e i 7mila dollari, in campo servono circa 500 chilogrammi di sostanza secca. In questo modo stiamo dividendo per dieci quel numero".
I ricercatori dell'Università di Bologna si sono concentrati in particolare su piante officinali di grande interesse farmaceutico, ecco svelato il perché di valori così elevati rispetto al principio attivo. A illustrare nel dettaglio alcuni dei risultati fino ad ora ottenuti c'era Alessandro Quadri, giovane ricercatore del Laboratorio di Ingegneria Agraria e Biosistemi.
"Luce" sulle piante officinali
Il gruppo di ricerca sta lavorando indoor, agendo sullo spettro luminoso per verificare i risultati. "Al giorno d'oggi - ha spiegato Alessandro Quadri - possiamo dire che i sistemi artificiali di illuminazione consentono il controllo luce con potenziali effetti su risposte metaboliche primarie e secondarie. Tra i sistemi, i diodi a emissione di luce (led) sono diventati sempre più popolari per i vantaggi che offrono, in particolare per la possibilità di personalizzare la composizione spettrale della luce, definita dalla lunghezza d'onda della radiazione, in modo da andare a stimolare la produzione di composti bioattivi target, grazie alla formulazione di opportune ricette di illuminazione. Le lunghezze d'onda selezionate sono state frutto di un approfondito studio di ricerca bibliografica. Questa è stata la base di partenza per poi aggiungere elementi innovativi come le sinergie con particolari elicitori".
Durante il convegno, Quadri ha parlato di tre piante in particolare, Catharanthus roseus, Coleus blumei e Taxus baccata, tutte e tre piante di notevole interesse. "Catharanthus - ha spiegato - è conosciuta per la capacità di produrre composti alcaloidi che vengono utilizzati come composti chemioterapici. Ad oggi vengono prodotti a livello industriale e commerciale a partire dall'estrazione e purificazione della parte aerea di piante coltivate in pieno campo. Coleus produce composti bioattivi, soprattutto acido rosmarinico e quercitina. È una pianta nota per importanti proprietà antinfiammatorie, antitumorali, antimicrobiche. Taxus baccata è una pianta di estrema importanza. Produce i taxani, composti secondari per la cura di forme tumorali di tipo solido, ad esempio il carcinoma mammario".
Partendo da Catharanthus roseus, la sperimentazione è stata portata avanti dai ricercatori in camera di crescita a controllo climatico. Le piante erano in vaso, allevate su substrato inerte. Hanno subìto un pretrattamento con luce bianca e poi sono state trattate con luce led rossa e un elicitore. Hanno applicato quattro tesi sperimentali, per un totale di quarantacinque più settanta giorni. È stato controllato l'accumulo di vindolina e catarantina. "I risultati mostrano - ha detto Quadri - come il trattamento con luce rossa ed elicitore determini concentrazioni più elevate di questi composti. Si è avuto un notevole aumento per la catarantina rispetto alla luce bianca e un altrettanto accentuato aumento per la vindolina. In più le concentrazioni di questi due composti da quarantacinque a settanta giorni sono quasi raddoppiate".
Gli studi su Coleus blumei hanno seguito uno schema simile al precedente, in ambiente indoor, quindi in camera di crescita. Le piante sono state coltivate su substrato in vaso. È stato applicato un pretrattamento con luce bianca di undici giorni, a seguire trattamenti luminosi rossi, blu e in combinazione blu e rossi. "Questo - ha raccontato ancora Alessandro Quadri - è il primo studio in letteratura sull'applicazione di luci led a diversi spettri per la produzione di composti bioattivi, in particolare fenolici, su questa specie vegetale".
I risultati, dopo trentatré giorni di sperimentazioni, hanno mostrato come la luce blu abbia massimizzato la resa di acido rosmarinico, la combinazione di rossa e blu ha massimizzato la resa di quercitina (più che raddoppiata rispetto alla luce bianca), nota per le sue proprietà antiossidanti e antinfiammatorie.
Su Taxus baccata, il team dell'Università di Bologna ha condotto esperimenti diversi. "Lo studio è stato uno studio preliminare di metabolomica - ha specificato ancora Quadri - cioè volto a indagare gli effetti della luce led supplementare in serra, non in indoor, per causare una variazione nel metaboloma secondario di questa specie". Le piante sono state sottoposte a sei trattamenti sperimentali in centododici giorni di test e sono state coltivate fuorisuolo su substrato. "I trattamenti hanno determinato un incremento nei composti aromatici che potenzialmente può condurre a un incremento nei contenuti di taxani". Questi ultimi, come scritto, sono impiegati in trattamenti contro forme di tumore di tipo solido.
Il Laboratorio di Ingegneria Agraria e Biosistemi è coordinato dalla professoressa Patrizia Tassinari, mentre il lavoro di Alessandro Quadri è stato supervisionato dal professore Alberto Barbaresi. Il gruppo di ricerca Distal collabora poi con il Laboratorio di Analisi Farmaco-Tossicologica del Fabit, coordinato dalla professoressa Laura Mercolini.
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