RICERCA ITALIANA     

Chelati metallici di amminoacidi, alfa-idrossiacidi e peptidi di sintesi e di estrazione (per la nutrizione animale)

Università degli Studi di Parma

Abstract

L'obiettivo generale del progetto è quello di ottenere informazioni sulla struttura allo stato solido e in soluzione, sulla stabilità e in generale sulle proprietà chimico-fisiche dei chelati metallici con amminoacidi, alfa-idrossiacidi e peptidi di sintesi e di estrazione. La scelta di amminoacidi e peptidi come leganti multidentati deriva dal fatto che i loro chelati sono utilizzati in zootecnia come integratori per migliorare la biodisponibilità degli oligolelementi metallici. I metalli studiati sono scelti fra i micronutrienti essenziali come Mn, Fe, Co, Cu, Zn.
Obiettivi specifici sono: (i) sintesi e caratterizzazione (con tecniche standard) di chelati di amminoacidi e con la metionina idrossi-analoga (MHA, alfa-idrossiacido largamente usato in zootecnia come fonte di metionina); (ii) produzione di miscele di chelati con peptidi derivati dall'idrolisi della farina di estrazione di soia (usati in zootecnia) e identificazione dei componenti mediante HPLC-MS; (iii) studio di chelati con fitochelatine di sintesi; estrazione di fitochelatine da organismi vegetali e caratterizzazione HPLC-MS; (iv) determinazione della stabilità e speciazione delle specie chelate in soluzione mediante tecniche potenziometriche e voltammetriche; (v) studi strutturali allo stato solido e in soluzione dei chelati, in particolare di rame (II), mediante EPR multifrequenza; (vi) studi di biodisponibilità dei chelati metallici mediante test in vitro con celllule intestinali modello.
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Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Giovanni PREDIERI Università degli Studi di PARMA

Obiettivo del Programma di Ricerca

L'obiettivo fondamentale del presente progetto è quello di aumentare la conoscenza di base sulla struttura allo stato solido e in soluzione, sulla stabilità e in generale sulle proprietà chimico-fisiche dei chelati metallici con amminoacidi (AA), alfa-idrossiacidi e peptidi di sintesi e di estrazione. La scelta di amminoacidi e peptidi come leganti multidentati deriva dal fatto che i loro chelati sono utilizzati in zootecnia come integratori per migliorare la biodisponibilità degli oligolelementi metallici. I metalli principalmente studiati saranno scelti fra i micronutrienti essenziali come Mn, Fe, Co, Cu, Zn.
Lo sforzo necessario per il raggiungimento dell'obiettivo è motivato dalla necessità di correlare i dati acquisiti con le proprietà biodinamiche dei chelati, in particolare la biodisponibilità, tenendo conto dei loro utilizzi, attuali e potenziali, in nutrizione animale e umana e in farmacologia (si veda sez. 2.2). Infatti, la maggiore biodisponibilità dei metalli in forma chelata (rispetto ai sali inorganici), suggerita da studi in vivo sugli effetti della dieta, necessita di essere sostenuta sia dai dati strutturali e di stabilità termodinamica in soluzione, sia da studi in vitro di captazione e trasporto intracellulare dei metalli chelati.
Oltre allo studio dei composti già presenti sul mercato, si cercherà di produrre nuovi chelati dotati di stabilità e biodisponibilità superiori a quelle dei chelati noti. Per esempio gli alfa-idrossiacidi sono in >>>

Risultati parziali attesi

(1) produzione e caratterizzazine dei chelati di MHA
(2) preparazione di fitochelatine di sintesi (PC2 e PC3)
(3) estrazione di fitochelatine da colture vegetali
(4) produzione e separazione di chelati dai lisati della farine di soia
(5) messa a punto e validazione dei metodi HPLC-MS
(6) coordinazione del rame(II) e di altri cationi paramagnetici nei chelati con MHA e peptidi mediante EPR
(7) dati di stabilità e speciazine dei chelati di MHA e peptidi dalla soia, mediante tecniche potenziometriche e voltammetriche(1) dati di biodisponibilità dei chelati con MHA e peptidi (cellule Caco-2)
(2) sintesi e caratterizzazione di chelati con fitochelatine di sintesi (PC2 e PC3)
(3) estrazione e riconoscimento di fitochelatine da colture vegetali
(4) separazione e caratterizzazione dei chelati con fitochelatine e con lisati di soia mediante HPLC-MS
(5) coordinazione dei cationi paramagnetici nei chelati con peptidi mediante EPR
(6) dati di stabilità e speciazione dei chelati di peptidi (dalla soia e dalle piante), mediante tecniche potenziometriche e voltammetriche
(7) ricadute applicative sull'utilizzo come integratori di queste specie chelate.

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

I chelati dei metalli di transizione con amminoacidi e peptidi sono ampiamente usati come efficaci integratori nell'alimentazione animale in quanto sembrano indurre sia una crescita più rapida, sia una maggiore resistenza a varie patologie, in confronto con gli stessi metalli somministrati come sali inorganici [1]. E' stato suggerito dalla recente letteratura scientifica e brevettuale che questi effetti dipendono da un miglioramento della biodisponibilità di tali metalli [2-5]. Sono disponibili commercialmente molte forme di complessi con amminoacidi e con miscele di peptidi ottenuti da idrolizzati proteici classificati rispettivamente come chelati metallo-amminoacidi, "AA chelates" e metallo proteinati, "complexed chelates (metal) proteinates" (CCP) [6,7]. Tuttavia, in vista di queste applicazioni, le attuali conoscenze riguardanti la caratterizzazione chimica delle specie in gioco e la loro stabilità termodinamica sono largamente insoddisfacenti. Inoltre, recenti studi hanno sollevato diversi dubbi riguardo sia il miglioramento della biodisponibilità dei metalli, sia l'integrità strutturale di chelati di amminoacidi e di proteinati in ambiente fisiologico, nel caso di Zn e Cu rispettivamente [8,9]. Per quanto riguarda il secondo aspetto, che ovviamente si riflette sul primo, è stato suggerito che la proteina d partenza debba essere in grande eccesso e quanto possibile idrolizzata per mantenere una sufficiente stabilità del complesso metallico anche ai bassi pH del primo >>>