Produse multifunctionale si inovative pentru alimente functionale bioaugmentate si sigure din noi plante cultivate în Romania

  • Coordonatorul proiectului - Institutul Naţional de Cercetare–Dezvoltare pentru Chimie şi Petrochimie – ICECHIM Bucureşti, www.icechim.ro
    Director de proiect: Prof. Dr. Tatiana Eugenia Sesan
  • Partenerul P1 - Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Stiinte Biologice Bucuresti, www.dbioro.eu
    Responsabil proiect: dr. Anca Oancea.
  • Partener P2 - SC Hofigal Export-Import SA, www.hofigal.eu; www.revistahofigal.eu;
    Responsabil de proiect: dr. Georgeta Negru
  • Partenerul P3 - SC Chemi Ceramic F SRL, www.chemi-ceramic.ro
    Responsabil de proiect: Prof. dr. Jozsef Fazakas
  • Cod proiect: PN-II-PT-PCCA-2013-4-0995
  • Nr contractului: 160/2014
  • Titlul proiectului: "Produse multifunctionale si inovative pentru alimente functionale bioaugmentate si sigure din noi plante cultivate în Romania"
  • Acronim: MAIA
  • Valoare proiect (buget si cofinantare): 1.459.875 lei
  • Valoare proiect-buget: 1.250.000 lei
  • Durata contractului: 2014-2016, 24 luni
  • Autoritatea contractoare: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii (UEFISCDI)
  • Coordonator: Institutul Naţional de Cercetare - Dezvoltare pentru Chimie si Petrochimie - ICECHIM, Bucuresti 

Aria tematică a propunerii de proiect este cea a alimentelor funcţionale destinate menţinerii sănătăţii oamenilor, obţinute din plante introduse recent în cultură (inclusiv în spaţii protejate) în România, Momordica charantia şi Passiflora incarnata. Proiectul are ca scop dezvoltarea unor produse multifuncţionale şi inovative pentru protejarea plantelor şi stimularea concomitentă a formării de compuşi biologic-activi, la nivele sigure şi cu efecte biologice reproductibile. Cele două plante model luate în studiu au multiple efecte benefice asupra sănătăţii umane. M. charantia este recunoscută pentru activitatea sa antidiabetică, anxiolitica şi antimutagenă, iar P. incarnata pentru acţiunea sa anxiolitică si antidiabetica.

Obiectivul general al proiectului este de a dezvolta produse multifuncţionale şi inovative, pentru protejarea unor plante nutraceutice nou introduse în România şi stimularea concomitentă a formării de compuşi biologic-activi în acestea, la nivele sigure şi cu efecte biologice reproductibile.

Obiectivele specifice ale proiectului sunt:

  • dezvoltarea produselor multifuncţionale a - produse pe bază de consorţii de tulpini de Trichoderma cu eliberare controlată în funcţie de factorii de mediu ("smart-delivered") pentru tratamente în vegetaţie şi ale solului; b - produse pe bază de ceramici poroase cu eliberare controlată în funcţie de factorii de mediu şi biodisponibilitate ridicată a siliciului; c - produse pe bază de uleiuri esenţiale înglobate în silice mesoporoasă cu eliberare controlată în funcţie de factorii de mediu ("smart-delivered") pentru tratamentului filosferei);
  • testarea produselor şi integrarea lor cu practici durabile de cultură a plantelor nutraceutice;
  • caracterizarea alimentelor funcţionale prin teste alternative in vitro pe culturi celulare umane şi evidenţierea eventualului rol biologic în celulele animale al formelor de siliciu acumulate în plantele tratate;
  • valorificarea rezultatelor prin protecţia intelectuală a soluţiilor inovative după analiza tehnico-economică a produselor multifuncţionale şi a alimentelor funcţionale şi a oportunităţilor de valorificare.

Proiectul propune pentru prima dată studierea interacţiei dintre tratamentele cu siliciu şi Trichoderma şi uleiurile esenţiale, agenţi de protecţie cu rol multiplu, care activează şi răspunsul de apărare din plante. Este prima propunere care urmăreşte realizarea unor produse cu aplicabilitate practică directă, în care siliciul este eliberat din suporturi care au şi rolul funcţional de matrice din care se face eliberarea controlată a nutrienţilor şi a uleiurilor volatile.

Un aspect inovativ este cel al testelor de înalt randament prin care se vor selecta tulpinile din consorţii de Trichoderma cu funcţie multiplă, si anume: a) imprimarea prin micro-contact folosind ştampile de agaroză pentru evidenţierea rapidă a interacţiilor multiple in vitro; b) tehnica sandwich-ului de microplăci separate cu un film gaz-permeabil pentru determinarea antagonismului prin producere de compuşi volatili microbicizi şi a activităţii celulazice; c) determinarea activităţii ACC-deaminazice prin cultivare pe medii lichide minimale cu ACC şi reacţia cu ninhidrină.

In cazul ceramicelor poroase cu nutrienţi şi al ceramicelor cu uleiuri eterice înglobate în silice mezoporoasă, caracterul inovativ este dat şi de rolul lor de eliberare a siliciului solubil, pentru nutriţie radiculară şi, respectiv, foliară, care este absorbit rapid de plante şi echilibrează antagonismul dintre căile sistemului de apărare, asigurând producţii stabile şi cu un conţinut ridicat de fitonutrienţi.

Rezultatele proiectului sunt produse multifuncţionale. Produsele pe bază de consorţii de Trichoderma vor include tulpini cu rol multiplu: (i) agenţi de protecţie a plantelor faţă de agenţii fitopatogeni necrotrofi din sol şi din filosferă; (ii) elicitori ai răspunsului de apărare din plante, în special prin producerea de compuşi volatili fungistatici şi cu rol de inducere a răspunsului de apărare de plante, ca de ex. 6-pentil-pironă; (iii) limitarea efectelor negative ale etilenei asupra sistemului radicular, prin producerea de ACC-deaminază, enzimă care degradează precursorul etilenei (ACC) din rizosferă; (iv) creşterea preluării şi utilizării nutrienţilor şi - în special - a azotului (inclusiv datorită activităţii celulazice).

Ceramicile poroase cu nutrienţi vor fi aplicate ca tratament la sol şi vor funcţiona ca matrice pentru eliberarea controlată a unor nutrienţi cu biodisponbilitate ridicată pentru plante. Rolul ceramicilor poroase cu nutrienţi este dublu: (i) să compenseze pierderile de energie metabolică a plantelor (rezultate din activarea sintezei de metaboliţi secundari) prin furnizarea de nutrienţi care sunt accesibili cu un consum redus de energie metabolică şi (ii) să furnizeze orto-silicaţi cu biodisponibilitate ridicată pentru nutriţia radiculară.

Produsele bază de uleiuri esenţiale (timol) înglobate în silice mezoporoasă au funcţiile de: (i) insecticide naturale, pentru reducerea atacului de insecte care pot reduce nivelul producţiilor şi pot interfera cu exprimarea răspunsului de apărare din plante; (ii) elicitori ai răspunsului de apărare din plante şi (iii) furnizori de forme de siliciu cu biodisponbilitate ridicată pentru nutriţia foliară a plantelor tratate.

Rezultatul aşteptat prin implementarea în practică a acestor produse multifuncţionale este o modalitate sigură, eficientă şi accesibilă de realizare a unor producţii ridicate de plante nutraceutice cu un conţinut ridicat de fitonutrienţi activi pentru menţinerea sănătăţii umane.

Participare la Manifestari stiintifice internationale

  1. T Sesan, F Oancea, I Raut, L Jecu, M Calin, M L Arsene, M Badea-Doni, G Vasilescu, Multifunctional and innovative products for safe and bioenhanced functional food from newly cultivated plants in Romania, Simpozionul International "PRIORITATILE CHIMIEI PENTRU O DEZVOLTARE DURABILA" PRIOCHEM, ed a X a, 30-31 octombrie 2014, Bucuresti, Volum de rezumate (ISSN 2285 – 8334, ISSN-L 2285 – 8334), pg 62.
  2. M Sandor, C L Nistor, V Purcar, G Szalontai, R Stoica, A M Szoke, D Donescu, J Fazakas, Synthesis of epoxysilane functionalized silica supports for humic acids immobilization, Simpozionul International "PRIORITATILE CHIMIEI PENTRU O DEZVOLTARE DURABILA" PRIOCHEM, ed a X a, 30-31 octombrie 2014, Bucuresti, Volum de rezumate (ISSN 2285 – 8334, ISSN-L 2285 – 8334), pg. 159 Acknowledgement: This material is based upon work supported by the Ministry of National Education – Research Activity, CNDI– UEFISCDI, in the frame of the project number PN-II-PT-PCCA-2013-4-0995/160/2014 (MAIA), Programme PN2 P4 Partnership PCCA 2013"
  3. S Savin, A Toma, L Moldovan, O Craciunescu, A Oancea, Analysis methods of biologically active compounds in Momordica charantia and Passiflora incarnata plants, Simpozionul International "PRIORITATILE CHIMIEI PENTRU O DEZVOLTARE DURABILA" PRIOCHEM, ed a X a, 30-31 octombrie 2014, Bucuresti, Volum de rezumate (ISSN 2285 – 8334, ISSN-L 2285 – 8334), pg.48.
  4. T E Sesan, E Enache, B M Iacomi, M Oprea, F. Oancea, C. Iacomi, Phytopathogen control of horticultural shrubs with plant extracts. II. Botrytis cinerea, Simpozionul International "PRIORITATILE CHIMIEI PENTRU O DEZVOLTARE DURABILA" PRIOCHEM, ed a X a, 30-31 octombrie 2014, Bucuresti, Volum de rezumate (ISSN 2285 – 8334, ISSN-L 2285 – 8334), pg.64.
  5. T E Sesan, Elena Enache, Beatrice Michaela Iacomi, Maria Oprea, F. Oancea, C. Iacomi, Phytopathogen control of horticultural shrubs with plant extracts. II. Alternaria alternata, Simpozionul International "PRIORITATILE CHIMIEI PENTRU O DEZVOLTARE DURABILA" PRIOCHEM, ed a X a, 30-31 octombrie 2014, Bucuresti, Volum de rezumate (ISSN 2285 – 8334, ISSN-L 2285 – 8334), pg.63.
  6. Masa Rotunda intitulata "Multifunctional and innovative products for safe and bioenhanced functional food from newly cultivated plants in Romania (MAIA)" desfasurata in cadrul Simpozionului International PRIOCHEM, ed. a X a, organizat de INCDCP-ICECHIM, 30-31 octombrie 2014, Bucuresti, Volum de rezumate (ISSN 2285 – 8334, ISSN-L 2285 – 8334), pg. 178.
  7. Şesan T. E., Oancea F., Alexandru M., Răut I., 2014, Approaches on Trichoderma strains useful for protection of horticultural crops in Romania, 11th efpp (European Foundation of Plant Pathology) conference 8-13 September 2014, Krakow-Poland, Book of abstracts, p. 80 (Oral presentation)
  8. Şesan T. E., Enache Elena, Iacomi Betrice Michaela, Oprea Maria, Oancea F., Iacomi C., 2014, 11th efpp (European Foundation of Plant Pathology) conference 8-13 September 2014, Krakow-Poland, Book of abstracts, p. 297. (Poster).
  9. D. Donescu, C.L. Nistor, R. Ianchis, M. Ghiurea, D. Ciulta, G. Pandele Cusu, V. Fruth Silica nanoparticles from sodium silicate and oleic acid, XIeme Colloque Franco-Roumain sur les Polymeres (CFR), Pitesti, Roumanie, 27-29 aout 2014

Participare la Manifestari stiintifice Nationale

  1. Sesan T., Oancea F., Alexandru M., Raut I., Cercetari romanesti asupra speciilor de Trichoderma, Sesiunea de Comunicari Stiintifice a Gradinii Botanice "Dimitrie Brandza" Bucuresti, ed a XX a, 8 noiembrie 2014, pg 5 (Program).
  2. Mónika Sándor, Cristina Lavinia Nistor, Violeta Purcar, József Fazakas, Cristian Petcu, Cătălin-Ilie Spătaru, Marius Ghiurea, Raluca Ianchiş, Raluca Şomoghi, Dan Donescu, Preparation of aminopropyl hybrid silicas by the sol-gel method for immobilizing humic acids, A XXXIII-a CONFERINŢĂ NAŢIONALĂ DE CHIMIE CĂCIULATA, 01-03 octombrie 2014.
  3. Cristina Lavinia Nistor, Violeta Purcar, Cristian Petcu, Marius Ghiurea, Raluca Ianchiş, Simona Căprărescu, Raluca Şomoghi, Cătălin-Ilie Spătaru, Dan Donescu , The influence of reaction time on the structure and morphology of the octadecyltriethoxysilane-tetraethyl ortosilicate silica particles, A XXXIII-a CONFERINŢĂ NAŢIONALĂ DE CHIMIE CĂCIULATA, 01-03 octombrie 2014.

Articole publicate

  1. Şesan T. E., Enache E., Iacomi B. M., Oprea M., Oancea F, Iacomi C., Antifungal activity of some plant extracts against Botrytis cinerea Pers. in the blackcurrant crop (Ribes nigrum L.), Acta Scientiarum Polonorum –Hortorum Cultus, (articol acceptat in noiembrie 2014, trimis la publicare in nr. 1/2015)