Exploitation of Tartary Buckwheat as Sustainable Ingredient for Healthy Foods Production

AbstractTartary buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaertn) is a minor crop belonging to the Polygonaceae family that can be considered as sustainable crop thanks to its low input requirements. It is a pseudo-cereal known for its high healthy value related to antioxidant compounds present in its grains. For this reason it could be employed for the production of functional foods. This paper as well as reviewing about the agronomical and nutritional traits of buckwheat also provides the latest experimental results achieved by ENEA research activities

INFLUENCE OF A CRUDE POLYSACCHARIDIC EXTRACT FROM LENTINULA EDODES ON PATULIN SYNTHESIS BY PENICILLIUM EXPANSUM AND ON THE ACTIVITY OF TWO BIOCONTROL YEASTS

The basidiomycetous edible fungus Lentinula edodes is very popular in Asia for its nutritional and medical properties. It produces lentinans, which are b-glucans displaying antioxidant, immuno- stimulating and anticancer effects. These polysaccharides have been reported to decrease the synthesis of mycotoxins by Aspergillus and Penicillium spp, possibly through the lentinanmediated stimulation of the antioxidant system of the toxigenic fungi. Wounds of stored apples are the main sites of penetration of Penicillium expansum, which synthesizes patulin in rotting fruits. Wounding of fruit tissues generates the reactive oxygen species superoxide anion (O2) and hydrogen peroxide (H2O2), which can cause oxidative stress to the yeasts used as biocontrol agents of postharvest diseases of fruits, thus hindering their timely colonization of wounds and their protection of apples from fungal pathogens. In this preliminary work, we report that the crude lentinan extracts from L. edodes strain CF23 caused an evident decrease in in vitro patulin synthesis by P. expansum and, in lab-scale experiments, enhanced the antagonistic activity of the biocontrol yeasts Cryptococcus laurentii LS28 and Rhodotorula glutinis LS11 against the same fungus on apple fruits. The influence of crude lentinans on ROS production by apple tissues and on the resistance of the biocontrol yeasts to oxidative stress is under assessment

Precoce rilevamento di Penicillium expansum, produttore di Patulina, su pomacee mediante PCR Real Time

Penicillium expansum è l’agente eziologico del marciume verde-azzurro delle pomacee in post-raccolta e la sua infezione è associata con la produzione di Patulina, una micotossina con effetti tossici a livello immunologico, neurologico e gastrointestinale in modelli animali (1). L’utilizzo di frutti colpiti da tale patogeno anche nelle fasi iniziali di infezione incrementa il rischio di contaminazione da Patulina in succhi di frutta e altri prodotti di trasformazione, consumati principalmente da bambini. Per assicurare la qualità e la salubrità di frutti e succhi è quindi fondamentale disporre di un rapido e specifico metodo di rilevamento di tale patogeno, che consenta di accertarne tempestivamente la presenza e di adottare le opportune misure di sanificazione. L’obiettivo di tale lavoro è stato quello di sviluppare e ottimizzare un saggio basato su Polymerase Chain Reaction Real Time (PCR Real Time), metodica maggiormente sensibile rispetto alla PCR classica, per il precoce rilevamento di Penicillium expansum su mele

Metodologie diagnostiche molecolari ai fini del rapido rilevamento in bacca d’uva del fungo tossigeno A. carbonarius

L’Ocratossina A (OTA) risulta la principale micotossina segnalata nell’uva e nei suoi derivati, essa ha proprietà nefrotossiche, carcinogene, teratogene e immunodepressive. Responsabili della presenza di questo metabolita nelle uve sono principalmente funghi appartenenti al genere Aspergillus sezione Nigri (aspergilli neri) la cui presenza provoca marciume nelle bacche di Vitis vinifera. Tra le specie appartenenti a questo genere Aspergillus carbonarius mostra il più alto potenziale ocratossigenico in uva (1). Lo scopo di questo studio è quello di individuare un sistema che consenta il rilevamento il più possibile tempestivo della presenza di A. carbonarius direttamente dalla bacca d’uva al fine di contribuire a realizzare un rapido ed efficace controllo della contaminazione da fungo. A tal fine in questo lavoro è stata messa a punto una tecnologia che utilizza la tecnica di Real Time Polymerase Chain Reaction (PCR) per la discriminazione di A. carbonarius. In particolare sono stati sviluppati due set di primer specie-specifici sulla base della regione ITS (Internal Transcribed Spacer), noti per il loro utilizzo negli studi filogenetici, e sulla base di sequenze parziali del gene codificante per la polichetide sintasi, enzima responsabile della biosintesi dell’OTA. Alle condizioni testate in questo lavoro i primer individuati sono risultati essere specifici nei confronti del solo A. carbonarius sia in vitro che in vivo ed entrambi i primer hanno dimostrato la capacità di rilevare la presenza del fungo anche quando l’ispezione allo stereomicroscopio non lo permetteva. Inoltre l’uso della Real Time PCR ha dimostrato di migliorare le prestazioni di 100 o di 1000 volte rispetto alla PCR classica rendendo possibile l’individuazione della presenza del fungo già dopo 6h, momento in cui sono presenti solo circa 20 conidi/gr di bacca d’uva

Polymerase chain reaction-based assay for the early detection of aflatoxigenic fungi on maize kernels

Objectives The aim of this work was to set up a DNA-based method for detecting aflatoxigenic fungi Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus on whole maize kernels using species-specific primers. Methods In the experiments, two aflatoxigenic strains, A. flavus NRRL 3357 and A. parasiticus NRRL 2999, were used. Further, Aspergillus niger 7096, OTA producer strain, and other strains of Aspergillus spp., Penicillium spp. and Fusarium spp. isolated from maize kernels were analyzed. Twelve commercial maize hybrids employed in the food and feed industries, not inoculated and inoculated with the different fungi, at different water activities, were used in the polymerase chain reaction-based assay. Three primer pairs were used for amplifying fragments of Afl P (omt 1), Afl M (ver 1), Afl R, genes present in the aflatoxin biosynthesis cluster. Results DNA amplification was achieved only with DNA from fungal strains of A. parasiticus and A. flavus and from maize kernels inoculated with A. flavus or A. parasiticus. Amplification was never observed with DNA of the other fungal species. Amplification was evident in maize starting from 12 h of incubation after inoculation, when mycelium is not yet visible by stereomicroscope analysis. Conclusion The results indicate that these highly specific and sensitive polymerase chain reaction-based methods are able to discriminate maize kernels infected with A. flavus or A. parasiticus from uninfected ones. This polymerase chain reaction method could be a real, effective alternative to traditional diagnostic methods for the early detection of aflatoxigenic fungi in food commodities

Rapido rilevamento di funghi tossigeni in cariossidi di Zea mays attraverso la spettroscopia di immagine

Le contaminazioni fungine rappresentano un grave problema per la filiera cerealicola. Alcune specie fungine, quali Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus, Fusarium spp, e Aspergillus niger, possono produrre infatti, in idonee condizioni ambientali, micotossine, metaboliti secondari tossici per l’uomo e gli animali (1, 2). Molti metodi sono stati utilizzati per misurare la contaminazione da funghi tossigeni e la presenza di tossine nei cereali; Recentemente una particolare attenzione è stata rivolta a metodi basati sull’applicazione di tecniche analitiche non distruttive. Obiettivo di questo lavoro è la realizzazione di un metodo analitico non distruttivo, basato sulla spettroscopia di immagine, per la rilevazione della contaminazione da funghi potenzialmente tossigeni (A. flavus, A. parasiticus e A. niger) su cariossidi di mais. La spettroscopia di immagine è una tecnica analitica non distruttiva, pertanto particolarmente indicata per la la caratterizzazione e l’analisi di campioni biologici, che consente di caratterizzare un campione sia rispetto alle sue proprietà spettrali che a quelle superficiali, producendo una completa informazione spettrale (in termini di riflettanza, trasmittanza o assorbanza) per ciascun punto dell’immagine acquisita da esso, ad una specifica lunghezza d’ond

Buckwheat achenes antioxidant profile modulates Aspergillus flavus growth and aflatoxin production

Buckwheat (Fagopyrum spp.) is a “pseudo-cereal” of great interest in the production of healthy 22 foods since its flour, derived from achenes, is enriched in bioactive compounds and, due to the lack 23 of gluten, may be used for celiac diet composition. Amongst buckwheat species, F. tataricum 24 achenes possess a large amount - higher than the common buckwheat F. esculentum - of rutin, a 25 flavonoid known for its antioxidant activity. Ongoing climate change favors plant susceptibility to 26 the attack by pathogenic - often mycotoxigenic - fungi with a consequent, dangerous, increase of 27 mycotoxins into previously unexploited feed- and foodstuff. In particular, Aspergillus flavus, under 28 suitable environmental conditions as those currently occurring in Italy may produce aflatoxin B1 29 (AFB1), the most carcinogenic compound of fungal origin being classified as IARC1. The 30 composition of achenes - especially the antioxidants - deeply affects the ability of several 31 mycotoxigenic fungi to exploit the host and to produce toxins. 32 In this study, the viable achenes of two buckwheat species, F. tataricum (var. Golden) and F. 33 esculentum (var. Aelita) have been inoculated with an AFB1-producer fungus (A. flavus NRRL 34 3357) to analyze their own performances against fungal invasion and toxin contamination. Notably, 35 we sought for the existence of a correlation between the tocols/flavonoids amount (constitutive and 36 infection-induced) in the buckwheat achenes and A. flavus ability to grow and produce toxin during 37 achene infection. 38 Results suggest that achenes of F. tataricum - the best producer of antioxidant compounds in this 39 study - are less susceptible to A. flavus infection and consequently – but not proportionally - to 40 mycotoxin contamination respect to F. esculentum. Moreover, rutin-derived quercetin appears more 41 efficient in inhibiting aflatoxin biosynthesis compared to the parent compound

Genetic diversity, differentiation and gene flow analysis in <i>F</i>. <i>tataricum</i>.

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