Dalle fecce di vino miscele peptidiche che frenano in laboratorio i principali funghi patogeni della vite

Secondo uno studio pubblicato il 12 agosto su Systems Microbiology and Biomanufacturing, i ricercatori hanno trasformato le fecce di vino, il sedimento che si deposita sul fondo dei serbatoi di fermentazione e delle botti, in miscele ricche di peptidi che hanno mostrato attività antifungina contro due importanti patogeni associati alle malattie del legno della vite.

Il lavoro affronta contemporaneamente due problemi persistenti della viticoltura. Le malattie del legno della vite sono tra le più dannose in vigneto, soprattutto per le piante giovani, mentre le fecce rappresentano un sottoprodotto di cantina abbondante e spesso sottoutilizzato. Lo studio suggerisce che un materiale normalmente considerato uno scarto potrebbe diventare una fonte di prodotti per il controllo biologico, anche se i risultati sono ancora limitati a prove sperimentali e non costituiscono un trattamento commerciale convalidato per i vigneti.

I patogeni esaminati nello studio erano Phaeomoniella chlamydospora e Phaeoacremonium minimum, due funghi strettamente associati alla malattia di Petri. Questi organismi infettano i tessuti legnosi delle giovani viti e possono causare alterazioni cromatiche del legno, morte dei tessuti, foglie striate, crescita ridotta, appassimento e, nei casi più gravi, la morte della pianta. I ricercatori hanno osservato che, dopo il divieto dell’arsenito di sodio per i rischi per la salute umana, le possibilità di un efficace controllo chimico sono rimaste limitate, alimentando l’interesse per le alternative biologiche.

Le fecce sono il secondo sottoprodotto di cantina per quantità e rappresentano circa il 25% del totale, secondo i ricercatori. Contengono cellule di lievito morte e vive, oltre a proteine, peptidi, polisaccaridi, lipidi e polifenoli. La loro composizione, tuttavia, può variare notevolmente in funzione del vitigno utilizzato, dei ceppi di lievito coinvolti e del processo di fermentazione. Per questo motivo, i ricercatori hanno considerato il controllo della composizione un aspetto centrale del lavoro, non una questione secondaria.

Per produrre le miscele antifungine, il team ha messo a punto un bioprocesso articolato in più fasi. Si è partiti da fermentazioni controllate con monoculture di Saccharomyces e inoculazioni sequenziali con ceppi non-Saccharomyces. Le fecce ottenute sono state poi sottoposte ad autolisi assistita da ultrasuoni, idrolisi enzimatica e ultrafiltrazione a 3 kilodalton. L’obiettivo era scomporre il materiale derivato dai lieviti in frazioni più piccole, da testare poi per valutarne l’attività biologica.

I risultati hanno evidenziato una netta differenza tra le frazioni non trattate e quelle sottoposte a trattamento. Gli autolisati ad alto peso molecolare non hanno inibito la crescita dei funghi. Le frazioni ottenute dopo l’idrolisi, invece, hanno ridotto la crescita miceliare di Phaeoacremonium minimum dal 45% al 75% e quella di Phaeomoniella chlamydospora dal 40% al 57%. Hanno inoltre ridotto la produzione di conidi fino al 92% per un patogeno e al 61% per l’altro, suggerendo un effetto non solo sulla crescita ma anche sulla capacità riproduttiva dei funghi.

Anche le prove sulle piante hanno dato risultati positivi. In questi test, le frazioni hanno ridotto i sintomi di alterazione cromatica del legno dal 47% al 52% in una serie di misurazioni e dal 35% al 73% in un’altra. Hanno inoltre diminuito la crescita dei funghi endofiti dal 63% all’84% e dall’80% al 91%, a seconda del patogeno e della frazione testati. Secondo i ricercatori, questo andamento indica che l’idrolisi è una fase fondamentale e suggerisce che l’attività antifungina possa emergere quando le proteine dei lieviti vengono scomposte in peptidi più piccoli.

Lo studio ha esaminato anche la chimica alla base di queste differenze. Utilizzando la metabolomica non mirata con UHPLC-ESI-TIMS-QTOF, il team ha individuato profili chimici dipendenti dal ceppo e dalla fermentazione, identificando 448 segnali differenti tra le diverse condizioni fermentative. Un secondo approccio, descritto come fingerprinting di correlazione basato sull’attività, ha individuato 49 potenziali biomarcatori associati negativamente alla crescita dei patogeni. Secondo i ricercatori, questi composti potrebbero contribuire a chiarire quali molecole determinano l’effetto antifungino e orientare la progettazione dei processi futuri.

Uno dei principali risultati è che la fermentazione sembra svolgere una funzione di controllo della qualità già nelle fasi iniziali del processo. Selezionando con attenzione i ceppi di lievito e le sequenze di inoculazione, i produttori potrebbero influenzare la composizione delle frazioni derivate dalle fecce e indirizzarle potenzialmente verso una maggiore attività antifungina. In termini pratici, le stesse scelte fermentative che incidono sulla produzione del vino potrebbero quindi determinare anche il valore dei sottoprodotti.

Questo legame ha implicazioni che vanno oltre la patologia vegetale. Per le cantine e il comparto delle bevande in senso più ampio, la ricerca indica una possibile soluzione per trasformare un problema di smaltimento in una risorsa utile per l’agricoltura. Se l’approccio sarà confermato da prove su scala più ampia, potrebbe collegare la valorizzazione degli scarti della produzione vinicola a nuove forme di protezione del vigneto, offrendo un possibile impiego nell’economia circolare per un sottoprodotto già generato in grandi quantità.

I ricercatori hanno evitato di trarre conclusioni che andassero oltre quanto dimostrato dai dati. I risultati sono stati ottenuti con prove di laboratorio e saggi sperimentali su piante, non con ampie prove in campo in vigneti commerciali. Restano quindi da chiarire aspetti importanti come la costanza dei risultati, i costi, le modalità di applicazione, l’autorizzazione normativa e l’efficacia in condizioni reali di coltivazione, dove clima, età delle viti, suolo e infezioni miste possono influire sulla pressione della malattia.

Lo studio delinea comunque un percorso preciso per gli sviluppi futuri. Anziché considerare le fecce un residuo eterogeneo e di scarso valore, le presenta come una materia prima trasformabile, la cui attività biologica potrebbe essere modulata attraverso la progettazione della fermentazione, il trattamento enzimatico e le fasi di separazione. Per un settore che deve fare i conti sia con le malattie del vigneto sia con la gestione dei sottoprodotti, questa combinazione potrebbe rendere le fecce di vino più rilevanti per la ricerca futura sulla protezione delle colture.