project - EIP-AGRI Operational Group

Italian professional chain of the hop cultivation - ProHop Smart Chain
Filiera professionale italiana della coltura del luppolo -

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Completed | 2021 - 2023 Italy
Completed | 2021 - 2023 Italy
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Objectives

The general objective of the Plan is to increase the profitability and the competitiveness of farms through the creation and the development of an innovative and sustainable supply chain: the hop-growing.
Specific objectives:
1. To improve the quality of the hop cultures.
2. To select new Italian hop varieties.
3. To improve the sustainability of farming and the processing techniques.
4. To connect the several players of the hop supply chain.
5. To implement innovation and traceability (notarize) of the processes of production, harvesting and post-harvesting.
6. To promote the profitability and the valorization of the hop farms.

Objectives

L’obiettivo generale del Piano è migliorare la redditività e la competitività delle aziende agricole attraverso la creazione e lo sviluppo di una filiera agricola innovativa e sostenibile: la luppolicoltura. 
Obiettivi specifici:
1.    Migliorare la qualità del “luppolo”.
2.    Ricercare nuove varietà nazionali di luppolo.
3.    Migliorare la sostenibilità ambientale e sociale delle tecniche di coltivazione e di lavorazione.
4.    Integrare gli operatori della filiera del Luppolo.
5.    Innovazione e tracciabilità (notarizzazione) dei processi di lavorazione, raccolta e post raccolta.
6.    Migliorare la redditività e la valorizzazione delle aziende agricole.

Activities

1 Promotion of the cooperation 
2.1 - Setting up of a hop growing model and optimization of a prototype of the Italian hopgarden
2.2 - Evaluation of the ER terroir effect
2.3 - Identification of hop maturation indexes
2.4 - Optimization of a fertilization plan for Italian hops growing
2.5 - Identification of the regional biodiversity and valorisation of the talian hop genotypes
2.6 - Identification of the best conservation conditions for hops
2.7 – Creation of a hop dryer-machine prototipe
2.8 – Designing and development of the organizational prototyping for the hop supply chain
2.9 – Setting up of an “blockchain ecosystem”
3 DISSEMINATION
4 TRAINING AND CONSULTANCY SERVICES

Activities

1 COOPERAZIONE
2.1 - modello di coltivazione del luppolo
2.2 - valutazione dell’effetto terroir 
2.3 - individuazione di indici di maturazione 
2.4 - individuazione del miglior piano di fertilizzazione
2.5 - individuazione della biodiversità e valorizzazione dell’esistente
2.6 - valutazione della migliore condizione di conservazione del luppolo post raccolta
2.7 - Realizzazione di un prototipo di essiccatoio da luppolo
2.8 -  Definizione e Sviluppo di un Prototipo Organizzativo di Filiera
2.9 - Messa a punto di un “ecosistema blockchain”
3 DIVULGAZIONE
4 FORMAZIONE E CONSULENZA

Project details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014IT06RDRP003 Italy - Rural Development Programme (Regional) - Emilia-Romagna
Location
Main geographical location
Ravenna
Other geographical location
Modena, Parma

EUR 286057.68

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

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6 Practice Abstracts

Emilia-Romagna has proven to be a region rich in biodiversity and with high potential for mass selection from wild populations. For this reason, it was essential to establish a genetic-health certification protocol for this species. In this activity, phytopathological analyses were conducted using protocols from the European and Mediterranean Plant Protection Organization (EPPO) or other internationally recognized protocols. The methods used for pathogen diagnosis include all those commonly known in plant pathology: biological methods (woody and/or herbaceous indexing); microbiological methods (selective isolation); serological methods (ELISA assay); molecular methods (PCR assay); and optical microscopy (morphological analysis).

Once the health and genetic requirements were verified, a pre-base candidate mother plant was established, from which material could be taken to initiate the first multiplication (either in vivo or in vitro) and cultivation of ‘Prebase’ (CCP) mother plants. This was followed by further multiplication (in vivo or in vitro) to produce ‘Base’ (CP) material. A third multiplication phase then resulted in ‘Certified’ material (Nursery).

At each stage of multiplication, a tag is issued containing specific information guaranteed by the certification system, ensuring full traceability of the plant material. (https://prohopsmartchain.org/

L’Emilia-Romagna è risultata una regione ricca di biodiversità e con elevate potenzialità in termini di selezione massare da popolazioni selvatiche. Proprio per questo motivo è stato indispensabile costruire un protocollo di certificazione genetico-sanitaria per questa specie. In questa attività per le analisi fitopatologiche sono stati applicati i protocolli dell’Organizzazione europea e mediterranea per la protezione delle piante (EPPO) o altri protocolli riconosciuti a livello internazionale e  i metodi utilizzati per la diagnosi dei patogeni oggetto di saggio sono tutti quelli noti in patologia vegetale: metodo biologico (indexaggio arboreo e/o erbaceo); metodo microbiologico (isolamento selettivo), sierologico (saggio ELISA), molecolare (saggio PCR) e di microscopia ottica (morfologica).

Verificati i requisiti sanitari e genetici è stata costituita una pianta madre candidata di pre-base da cui è stato possibile prelevare materiale per avviare una prima moltiplicazione (in vivo o in vitro) e allevamento di piante madri di ‘Prebase’ (CCP) e successiva moltiplicazione (in vivo o in vitro) con la produzione di materiale di ‘Base’ (CP). A questa segue una terza moltiplicazione che da origine a materiale ‘Certificato’ (Vivaio). 

Ad ogni fase di moltiplicazione corrisponde un cartellino con quelle puntuali informazioni che il sistema di certificazione garantisce, che renderà possibile la completa rintracciabilità del materiale vegetale. (https://prohopsmartchain.org/

Applying the right fertilization plan to hops is a complex but essential process to maintain the high quality of the final product. In this regard, the study conducted in Emilia-Romagna allowed us to identify the fertilization plan that best enhances the alpha acid content (selenium and betaine). In fact, selenium and betaine have a boosting effect on the synthesis of certain aromatic metabolites present in the cone. Moreover, the synthesis of essential oil is also promoted by these nutrients. As for the aromatic profile, the issue is more complex, partly due to the complexity of the results. Many variables and elements were taken into consideration, but it is undeniable that, even in this case, the nutritional plan has a significant influence on the organoleptic quality of hops. (https://prohopsmartchain.org/

Applicare il giusto piano di fertilizzazione sul luppolo è un processo complesso, ma indispensabile per poter mantenere alta la qualità del prodotto finito. A tal proposito lo studio condotto in Emilia-Romagna ci ha permesso di individuare il piano di fertilizzazione che più favorisce il contenuto in alfa acidi (selenio e betaina). Infatti selenio e betaine hanno un effetto di potenziamento della sintesi di alcuni metaboliti aromatici presenti nel cono. Inoltre, anche la sintesi di olio essenziale risulta favorito da questi elementi nutritivi. Per quanto riguarda il profilo aromatico, la questione è più complessa, anche solo per la complessità dei risultati. Sono tante le variabili e gli elementi presi in considerazione, ma è indubbio, che anche in questo caso il piano nutrizionale abbia un’influenza notevole sulla qualità organolettica del luppolo. (https://prohopsmartchain.org/

The study of hop maturation kinetics was conducted on the Cascade cultivar. During maturation, the cone grows until it reaches its maximum size. The Cascade cultivar exhibits a highly time-concentrated accumulation kinetics of bitter acids and oils, with the quantity of bitter acids being practically stable from the early stages of formation. The peak, representing the maximum amount produced, is observed at the end of August. Beta acids, on the other hand, appear to follow a more linear trend. The maximum oil production was achieved after the peak accumulation of bitter acids. Thanks to this study, it was possible to determine the main phases of metabolite accumulation, define maturation kinetics, and identify the optimal harvesting time. This timing must be a compromise between bitterness, aroma, and, within the aromatic component, the balance between the scents provided by monoterpenes and sesquiterpenes. (https://prohopsmartchain.org/

Lo studio della cinetica di maturazione del luppolo è stato condotto sulla cv Cascade. Durante la maturazione il cono cresce fino al raggiungimento della massima dimensione. La cultivar Cascade, ha una cinetica di accumulo degli acidi amari e degli oli molto concentrata nel tempo, e che già dalle prime fasi di formazione, abbiamo il quantitativo di acidi amari praticamente stabile. Il picco, la massima quantità prodotta si osserva comunque fine agosto. I beta acidi sembrano invece avere un andamento più lineare. La massima produzione di olio è stata raggiunta successivamente al raggiungimento del massimo accumulo di acidi amari. Grazie a questo studio è stato possibile determinare i principali momenti di accumulo di metaboliti, di determinare le cinetiche di maturazione ed osservare il miglior momento per la raccolta, che deve essere un compromesso tra la parte amaricante, aromatica, e all’interno della parte aromatica, tra i sentori dati dai monoterpeni e dai sesquiterpeni. (https://prohopsmartchain.org/

The existence of a terroir in Emilia has been confirmed through analyses conducted on the same hop varieties grown in different farms. The content of alpha and beta acids varies depending on the production area. For instance, Cascade hops cultivated in certain areas of Romagna had a lower alpha acid content. Conversely, the highest amount of beta acids was found in Cascade hops produced in Montombraro (MO, mid-hill region). Oil yield is highly influenced by annual variations. However, it appears that Campogalliano seems to have a slight advantage, whereas hops cultivated in the Ravenna area are more affected by climatic trends. The aromatic profile shows annual variability, especially in Montombraro, while Cascade hops from other areas demonstrate a fair degree of stability. The data collected highlight the effect of terroir, which in Emilia-Romagna seems to have its own significance and specificity, deserving of further studies. This is of interest both to breweries aiming to produce desired beer styles and to hop growers seeking to understand the predominant characteristics of the hops they produce. (https://prohopsmartchain.org/

L’esistenza di un terroir in Emilia è stato accertato mediante analisi su stesse varietà cresciute in diverse aziende. Il contenuto in alfa e beta acidi varia a seconda della zona di produzione, per esempio il luppolo Cascade coltivato in alcune zone della Romagna aveva contenuto di alfa acidi più basso. Il maggior quantitativo di beta acidi è invece relativo al luppolo Cascade prodotto a Montombraro (MO, media collina). La resa degli oli è molto influenzata dall’annualità. Si può vedere però come Campogalliano sembra essere leggermente favorito, mentre come il luppolo coltivato nel ravennate, sia molto influenzato dall’andamento climatico. Il profilo aromatico mostra variabilità legate all’annata, soprattutto a Montombraro. I Cascade provenienti dalle altre zone mostrano invece una discreta stabilità. I dati raccolti indicano l’effetto del terroir che nell’Emilia-Romagna sembra avere una sua valenza e una sua specificità degna di studi approfonditi e meritevole di interesse da parte dei birrifici per ottenere le birre desiderate, e dai produttori di luppolo per sapere quali sono i caratteri predominanti del luppolo da loro prodotto. (https://prohopsmartchain.org/

The project (https://prohopsmartchain.org/)  made it possible to evaluate the feasibility of cultivating hops using the low-trellis system, provided that the most suitable cultivars are selected. The experiment focused on the cultivation of cultivars selected in the Emilia region. It was observed that while the yield per plant is higher in the conventional system, when considering yield per hectare, the low-trellis system produces approximately 10% more. The alpha acid content was found to depend on the cultivar, whereas the beta acid content was higher in the low-trellis systems. Other characteristics, such as xanthohumol and oil yield, showed no differences.

More interesting results emerged from the analysis of the aromatic profile of the two cultivars grown with the two training systems. The aromatic profile of plants grown with the conventional system appeared less complex. In fact, in the case of the low-trellis system, the aromatic profile showed lower quantities of myrcene, selinenes, and caryophyllene, but higher levels of linalool, geraniol, and farnesene. Hops grown using the low-trellis system were characterized by more floral, fruity (white fruit), and fresh aromas.

Il progetto (https://prohopsmartchain.org/) ha permesso di valutare la possibilità di coltivare il luppolo con il sistema low-trellis a patto di coltivare le cv più idonee. La sperimentazione ha riguardato la coltivazione di cv di selezione emiliana. È stato possibile osservare che mentre la resa per pianta è più alta nel sistema convenzionale, quando parliamo di resa ad ettaro, l’impianto low trellis ha circa il 10% di produzione in più. Il contenuto di alfa acidi risulta essere dipendente dalla cv, mentre il contenuto di beta acidi è maggiore negli impianti low trellis. Le altre caratteristiche (xantumolo e resa in olio) non cambiano.

Risultati più interessanti sono emersi dall’analisi del profilo aromatico delle due cv allevate con i due sistemi di allevamento. Il profilo aromatico delle piante allevate con sistema convenzionale appare più povero. Infatti, nel caso del low trellis il profilo aromatico appare con minore quantità di mircene, selineni e cariodillene, ma un maggior valore per le quantità di linalolo, geraniolo e farnesene. I luppoli del low trellis erano caratterizzati da aromi più floreali, fruttati (frutta bianca) e freschi.

The Plan (https://prohopsmartchain.org/) has achieved the following results:

•    Innovation in cultivation techniques for setting up hop plantations, in terms of planting layouts and the height of support structures, as well as the characterization of different cultivars with respect to vegetative and productive aspects (vigor and productivity);

•    Qualitative characterization of the harvested product (cones), including comparisons with commercial products, in order to assess the effect of terroir and, specifically, the characteristics imparted by the soil of Emilia-Romagna to the hops;

•    Identification and evaluation of hop cone ripening indices;

•    Definition of high-quality hops in the Emilia region through fertilization tests;

•    Improvement of regional biodiversity and genetic enhancement (which the OG will continue even after the two-year project period until the creation of a "varietal prototype") through the assessment of regional biodiversity;

•    Implementation of new methods for genetic and health certification;

•    Definition of new innovative and sustainable processes for drying;

•    Development of organizational and management tools to create a fully digitalized supply chain.

Il Piano (https://prohopsmartchain.org/) ha permesso di ottenere i seguenti risultati:

•    innovazione nelle tecniche di coltivazione per impostare gli impianti di luppoleto, in termini di sesti di impianto e di altezza delle strutture di sostegno, nonché la caratterizzazione delle diverse cultivar in relazione agli aspetti vegeto-produttivi (vigoria e produttività);

•    caratterizzazione qualitativa del prodotto ottenuto (coni), anche in confronto con i prodotti commerciali, in modo da valutare l’effetto del terroir e, nello specifico, le caratteristiche che il suolo emiliano-romagnolo conferisce al luppolo;

•    individuazione e valutazione degli indici di maturazione del cono di luppolo;

•    definizione di un luppolo di alta qualità in ambiente emiliano attraverso la realizzazione di test di fertilizzazione;

•    miglioramento della biodiversità regionale e miglioramento genetico (che il GOI continuerà anche allo scadere dei due anni di progetto fino alla creazione di un “prototipo varietale”) attraverso la valutazione della biodiversità regionale;

•    implementazione di nuove modalità di certificazione genetico sanitaria;

•    definizione di nuovi processi innovativi e sostenibili per l'essiccazione;

•    messa a punto di supporti organizzativi e gestionali per realizzare una filiera completamente digitalizzata.

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Contacts

Project coordinator

  • Cooperativa Luppoli Italiani

    Project coordinator

Project partners

  • Artemis Srl

    Project partner

  • Dinamica S.C.ar.l.

    Project partner

  • Italian Hops Company srl

    Project partner

  • Lucchi Ludovico

    Project partner

  • Società Agricola Bellavista delle Sorelle Nati

    Project partner

  • Università degli Studi di Parma

    Project partner