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IDROLIZZATI PROTEICI COME BIOSTIMOLANTI VEGETALI

A cura di: Giuseppe Colla, Dipartimento di Scienze Agrarie e Forestali, Università della Tuscia, Italia
email: giucolla@unitus.it

 

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Gli idrolizzati proteici (PH) sono un gruppo di biostimolanti vegetali prodotti per idrolisi enzimatica e/o chimica e contenenti una miscela di peptidi e aminoacidi. Possono contenere anche altri composti che possono contribuire alla loro azione biostimolante, come carboidrati, fenoli, elementi minerali, fitormoni e altri composti organici.

I PH hanno dimostrato un'ampia varietà di benefici per le colture e sono in grado di influenzare molteplici funzioni delle piante. Nell'articolo di ricerca pubblicato "Protein hydrolysates as biostimulants in horticulture", Colla et al* spiegano in dettaglio i numerosi processi fisiologici che vengono influenzati dall'applicazione dei PH: aumento del metabolismo del carbonio e dell'azoto, potenziamento del metabolismo secondario, up-regulation dei geni che codificano per l'assorbimento dei nitrati e stimolazione delle attività enzimatiche legate all'assorbimento del ferro dalle radici (attività della ferric chelate reductase). Gli amminoacidi e i peptidi agiscono come agenti complessanti dei nutrienti, impedendone l'insolubilizzazione (maggiore biodisponibilità dei nutrienti); i PH possono anche stimolare la crescita delle radici fini e quindi la capacità delle radici di assorbire i nutrienti. Inoltre, i PH possono potenziare le attività microbiche ed enzimatiche del suolo, migliorando la fertilità biologica. Questi risultati spiegano perché le piante trattate con PHs di solito mostrano un aumento dell'assorbimento e dell'assimilazione dei nutrienti.

Nell'articolo citato viene anche illustrato come i PH possano interferire con l'equilibrio dei fitormoni della pianta e influenzare la crescita, lo sviluppo e la produttività grazie alla presenza di specifici peptidi e precursori della biosintesi dei fitormoni (ad esempio il triptofano). Sono stati identificati diversi PH che possiedono attività ormonali e che possono suscitare attività simili a quelle dell'auxina e della gibberellina nelle piante, stimolando la germinazione dei semi, la radicazione, la fruttificazione e la crescita dei germogli. In termini di qualità del prodotto, è stato dimostrato che i PH migliorano il colore, la consistenza e il valore nutrizionale (ad esempio, le sostanze fitochimiche) di frutta e verdura. È stato dimostrato che l'applicazione di PH evita o riduce la perdita di raccolto causata da condizioni avverse del suolo e da stress ambientali come salinità, siccità, alcalinità e carenza di nutrienti. Questi risultati sono dovuti a diversi meccanismi, come l'aumento della crescita delle radici e il miglioramento del rapporto tra radici e germogli, il miglioramento della nutrizione delle piante, l'aumento della stabilità delle membrane cellulari, l'accumulo di osmoliti, la stimolazione del sistema di difesa antiossidante e il cambiamento dello stato ormonale.

I benefici ottenuti con l'uso dei PH sono generalmente maggiori con applicazioni ripetute e dipendono da molti fattori, tra cui la specie o la cultivar della coltura, lo stadio fenologico, le condizioni ambientali, i tempi e le modalità di applicazione. I PH possono essere applicati alle colture mediante irrorazione fogliare, applicazione al suolo (utilizzando un'attrezzatura per l'applicazione di microgranuli o un sistema di fertirrigazione) e trattamento delle sementi. L'applicazione fogliare dei PH è generalmente preferita perché consente di ripetere le applicazioni di biostimolanti durante la stagione di crescita della coltura.

Oltre il 90% dei prodotti PH presenti sul mercato globale si basa su prodotti ottenuti tramite idrolisi chimica di proteine di origine animale, mentre i PH prodotti enzimaticamente da fonti vegetali sono meno comuni.

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I PH delle proteine animali sono in genere prodotti mediante idrolisi chimica in condizioni acide o alcaline. L'idrolisi acida è un processo aggressivo ad alte temperature che attacca i legami peptidici, determinando un'elevata concentrazione di aminoacidi liberi e la distruzione di diversi aminoacidi ed eventualmente di altri composti utili. L'idrolisi chimica può anche provocare la racemizzazione, ovvero la conversione degli aminoacidi liberi dalla forma L alla forma D, rendendo il PH potenzialmente meno efficace o addirittura tossico per le piante. L'uso massiccio di acidi/alcali nell'idrolisi chimica aumenta la salinità del PH.

È importante che i coltivatori valutino attentamente le dosi di utilizzo. Sono stati segnalati effetti fitotossici e depressione della crescita con l'applicazione di alcuni prodotti PH di origine animale, che possono essere attribuiti a una composizione aminoacidica sbilanciata, a una maggiore concentrazione di aminoacidi liberi in forma D e a un'elevata salinità. I PH di origine vegetale non comportano generalmente lo stesso rischio e sono sicuri per le colture.   

L'idrolisi enzimatica è la più utilizzata nella produzione di PH a base vegetale. Questo processo di idrolisi proteica viene effettuato da enzimi proteolitici che sono più delicati degli acidi/alcali e non richiedono temperature elevate. Inoltre, essi mirano comunemente a legami peptidici specifici, ottenendo una combinazione di aminoacidi e peptidi di lunghezza variabile, bassa salinità e una composizione coerente.

La concentrazione di peptidi e il contenuto di aminoacidi liberi nei PH variano notevolmente e dipendono dalla proteina di partenza e dal processo di idrolisi utilizzato. Le concentrazioni di peptidi sono solitamente più elevate nei PH derivati enzimaticamente che in quelli derivati chimicamente. L'idrolisi enzimatica, essendo più selettiva sui punti di taglio della proteina rispetto all'idrolisi chimica, offre all'industria la possibilità di massimizzare la produzione di peptidi bioattivi nei PH. Questi peptidi agiscono come molecole di segnalazione che modulano la proliferazione e l'espansione delle cellule, la riproduzione delle piante, lo sviluppo degli stomi e dei tessuti vascolari e la risposta allo stress. I peptidi di segnalazione (chiamati anche "ormoni peptidici") sono brevi catene di aminoacidi (da 2 a 50 aminoacidi) con specifiche sequenze aminoacidiche; una caratteristica comune dei peptidi di segnalazione è che la loro attività biologica si manifesta a concentrazioni molto basse (nM). Quest'ultima scoperta spiega perché i PH agiscono come biostimolanti vegetali a tassi di applicazione molto bassi (pochi litri per ettaro).