Innovazioni nella produzione di metaboliti secondari

La produzione di metaboliti secondari vegetali sta guadagnando sempre più importanza in diversi settori dall'ambito farmaceutico a quello alimentare e cosmetico. Tuttavia, la sintesi chimica di tali molecole spesso non è economicamente vantaggiosa a causa della loro complessità molecolare. Pertanto, la produzione avviene principalmente attraverso la coltivazione di piante, ma ci sono sfide legate all'adattabilità delle specie e alla suscettibilità ai patogeni. I metaboliti secondari sono una vasta gamma di composti organici prodotti dalle piante che svolgono ruoli cruciali nella difesa dalle malattie, nell'attrazione di impollinatori e nella regolazione dello sviluppo vegetale. Questi composti possono essere classificati in diverse categorie, come terpeni, composti fenolici e composti contenenti azoto, ognuna con vie biosintetiche e funzioni specifiche. La produzione di tali molecole è influenzata da una serie di fattori abiotici e biotici, che possono essere pilotati per indurre la sintesi e l'accumulo di specifici metaboliti secondari nelle piante. Per analizzare e quantificare i metaboliti secondari, è necessario eseguire un processo di estrazione seguito da tecniche analitiche come la cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC), la cromatografia su strato sottile (TLC) o la spettrometria di massa (MS). L'uso dei bioreattori rappresenta una promettente applicazione per massimizzare la produzione di metaboliti secondari vegetali, consentendo un controllo preciso delle condizioni di crescita. Tuttavia, è importante comprendere le risposte specifiche di ogni pianta a diversi trattamenti elicitori prima di utilizzare i bioreattori su larga scala. Le colture in vitro sono fondamentali per comprendere come stimolare la produzione di metaboliti secondari nelle piante e ottimizzare le condizioni di coltura. Tuttavia, la sterilità può diventare un fattore limitante all'aumentare del volume di coltivazione. Le colture fuori suolo, come le coltivazioni idroponiche o aeroponiche, rappresentano un'alternativa, consentendo una maggiore produzione e una migliore efficienza nell'uso delle risorse rispetto alle coltivazioni tradizionali in suolo. Un esempio innovativo di utilizzo delle colture fuori suolo per la produzione di metaboliti secondari è la tecnologia “plant milking technology” brevettata presso il Plant Advanced Technologies (PAT) a Nancy, in Francia. Questa tecnica consente l'estrazione ripetuta di metaboliti secondari dalle radici di piante coltivate in sistemi aeroponici immergendole in un solvente non tossico per un breve periodo di tempo. Ciò permette di utilizzare la stessa biomassa radicale per la raccolta di composti bioattivi multiple volte nello stesso anno con un conseguente aumento di produzione rispetto a coltivazioni tradizionali. In conclusione, l'utilizzo di metodologie innovative come i bioreattori e le colture fuori suolo offre opportunità significative per migliorare l'efficienza e la sostenibilità della produzione di metaboliti secondari vegetali. Tuttavia, ulteriori studi e investimenti sono necessari per ottimizzare queste tecniche e renderle più accessibili su larga scala, per soddisfare la crescente domanda di metaboliti secondari nei diversi settori industriali.