La Biofortificazione degli ortaggi: nuove opportunità per un'alimentazione personalizzata - Dr. Massimiliano D'Imperio Ph.D, Post Doc ISPA-CNR Dr ...

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La Biofortificazione degli ortaggi: nuove opportunità per un'alimentazione personalizzata - Dr. Massimiliano D'Imperio Ph.D, Post Doc ISPA-CNR Dr ...
La Biofortificazione degli
ortaggi: nuove opportunità per
un'alimentazione personalizzata
Dr. Massimiliano D’Imperio Ph.D, Post Doc ISPA-CNR
Dr. Francesco Serio (Ricercatore ISPA)

                   Mostra Convegno Novel Farm Pordenone,
                   13/febbraio/2019.
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Index

- Introduction biofortification process
- Work flow and Trends in scientific field
Biofortification process our results
- Silicon
- Calcium
- Iodine
Tailored food
- Potassium
- Conclusion
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Introduction,
                 Biofortification

Biofortification is a method for
improving the nutritional
contents of plant for human
nutrition.
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Introduction, Biofortification

 Mechanisms of biofortification:
• ↑of nutritional factors (e.g., Ca, Si, I, Se, Fe, Zn, Mg, Cu
  in the edible parts            folate, carotenoids,
                                     glucosinolates)

• ↓ the anti-nutritional factors (e.g., phytates, oxalates )
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Aims, Work flow chart

            Selection of nutrient

               Target species

       Selection methods and protocol

Chemical and nutritional analysis      Clinical
                                       studies

  Marketing              Socio economic
                         advantage
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Aims, Work flow chart

                 Advantages
• Treat malnutrition in underdeveloped and
developed countries

• ↑ nutritional quality

• New products
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Biofortification,
trends in scientific field
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Biofortification,
                   trends in scientific field

• Increase of Nutrients (organic
  and/or mineral) in edible parts
  of products
• 2018 - 12% nutritional efficiency
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Bioaccessibility
         Bioavalability

Bioaccessibility is the
percentage of nutrients
released from the food
during the digestion process

Bioavailability is the
percentage of nutrients
absorbed in intestinal tract
after digestion process
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Si Biofortification

 ↑ Si contents in six leafy                                ↑ Si bioaccessibility after
        vegetables                                         in vitro digestion process

   ↑ Si bioavailability                                          ↑ Beneficial effects
cichory and↓Swiss chard                                          human osteoblast
D’Imperio M., et al., 2015. J Sci Food Agric, 96:751–756.; D’Imperio M., et al., 2017. In Vitro Cellular Dev
Biol-Animal, 53:217-224. D’Imperio M., et al., 2018. Scientia Horticulturae. 235, 258-263
Si Biofortification

                                                     Si contents

                                                   Assessment of
Different cooking process                          bioaccessibility
Montesano et al., 2016. Scientific Reports
Ca Biofortification

The aim of this study was to
obtain Ca biofortificated leafy
vegetables
…to quantify the oxalate content,
primary anti-nutritional factor;
                …to assess Ca
                bioaccessibility by using an
                in vitro digestion method.
Ca Biofortification
               Results

              ↑ Ca (9,5%) ↓ Mg (12%)
       +25%
+33%

                          D’Imperio M., et al.,
                          2016. Food Chemistry.
                          213:149–156.
Iodine Biofortification,
Polignano carrots
Iodine Biofortification,
  Brassicaceae

• Four different genotype
  of Brassicaceae
• Different cooking methods
  (steaming – boiling)

      Dipartimento di Scienze Agro-
      Ambientali e Territoriali (DISAAT)
      dell’Università degli Studi di Bari
Iodine content in raw samples of four Brassica
                                                                   genotypes grown with three iodine levels
                                                                   (mg/L) in the nutrient solution.
                       I harvest (08/01/2018)
                  60
                          Kale
I (µg/100 g FW)

                  50
                          Broccoli raab
                  40      Mizuna
                          Red Mustard
                  30

                  20

                  10

                  0
                           0                                0,75            1,5
                                                                              II harvest (30/01/2018)
                                                             80
                                                             70     Kale
                                          I (µg/100 g FW)

                                                                    Broccoli raab
                                                             60
                                                                    Mizuna
                                                             50
                                                                    Red Mustard
                                                             40
                                                             30
                                                             20
    Gonnella et al., 2019.                                   10
    Submitted, Nutrients                                      0
                                                                      0                0,75             1,5
Biofortification,
             General conclusion

The soilless system is a
easy tool for increase the
nutrient content in edible
parts of vegetables…
Tailored food
  Calibrated foods for specific physiological conditions
  • Chronic Kidney Disease (CKD)
Chronic kidney disease, also called chronic kidney failure, describes
the gradual loss of kidney function.

                      The patients with impaired kidney function, it
                      is of course prudent to recommend a
                      restriction of high-potassium foods.
                      (↓ the consumption of vegetables).

• ↓ fiber, bioactive compounds, vitamines (C, folate, D, E),
  bioactive compounds (carotenoids, polyphenols), Ca, Mg and
  Zn,;
• Alteration of gut microbiota
Tailored food

    Swiss chard and spinach

      K200 (200 mg/L)

      K50-d7 (50 mg/L last 7 days)

      K50 (50 mg/L)
Tailored food

              ↓ (32%) K content
↑Ca content                    ↓ Oxalate content

                   K, Mg and Ca
              Not significant different
Tailored food, general
            conclusion

The soilless system is a
easy tool for produce
Tailored food…
@: massimiliano.dimperio@ispa.cnr.it
        francesco.serio@ispa.cnr.it

Direttore: Dott. Antonio F. Logrieco
Dr. Massimiliano D'Imperio, Ph.D
Institute of Sciences of Food Production (ISPA)
National Council of Research (CNR)
Via G. Amendola, 122/O, 70125, Bari (Italy)
Mobile phone: ++39 380 79 13 364
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