«Attività antiossidante di mele, uva e dei loro prodotti»

Alessandro Alberto Casazza

alessandro.casazza@unige.it

NUTRALP VDA Nutraceutici in Valle d’Aosta

Aosta - 13 marzo 2015

Dipartimento di

Ingegneria Civile,

Chimica e Ambientale

Gli antiossidanti sono un gruppo eterogeneo di sostanze:

• vitamine;

• enzimi;

• lipidi;

• proteine;

• polifenoli, etc.

Gli antiossidanti in natura

Nelle piante servono a proteggere da danni esterni come raggi UV e infezioni. Danno colore a fiori e frutta.

Alcuni contribuiscono alle caratteristiche organolettiche dei cibi.

Hanno la capacità di contrastare i radicali liberi

Gli antiossidanti in natura

Radicali liberi e potere antiradicalico

Un radicale libero è una molecola o un atomo particolarmente reattivo che contiene almeno un elettrone spaiato nel suo orbitale più esterno.

Cercano di tornare all'equilibrio sottraendo l'elettrone ad altre molecole. Questo meccanismo dà origine a nuove molecole instabili, innescando una reazione a catena

DANNO a componenti CELLULARI (Proteine, Lipidi, DNA)

Radicali liberi e potere antiradicalico (ARP)

Fattori endogeni e fattori esterni possono aumentare il

livello di radicali liberi

L’apporto di antiossidanti con la dieta può aiutare a mantenere il giusto

equilibrio

Valutazione del potere antiradicalico (ARP) di estratti polifenolici

È importante conoscere l’effettivo potere antiossidante di un campione (estratto, vino, sidro etc.)

Visto che non tutti i composti estratti e analizzati hanno le stesse caratteristiche antiradicaliche

Spesso il saggio dei polifenoli totali non rivela l’effettivo potere antiossidante della soluzione

Trichrolomethyl peroxyl radical (CCl3O2•)

Alkoxyl peroxyl radical scavenging

Deoxyribose assay for determination of rate constants of reactions with hydroxyl radicals

Oxygen radical absorbance capacity assay (ORAC assay)

The photochemiluminescence assay (PCL assay)

TEAC I (2,2-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid radical ABTS+/metmyoglobin)

Trolox equivalent antioxidant capacity assay. TEAC II (ABTS•+ with manganese dioxide MnO2)

Novel methods involving oxidative DNA damage

TEAC III (ABTS˙+ with K2S2O8)

Oil stability index method

Total oxidant scavenging assay (TOSCA)

Tocopheroxyl radical attenuating ability (TRAA)

Diphenyl-1-picrylhydrazyly assay (DPPH ˙ assay)

N, N-Dimethyl p-phenylendiamine assay (DMPD assay)

Total radical-trapping antioxidant parameter (TRAP assay)

The ferric reducing ability of plasma assay (FRAP assay)

Valutazione del Potere Antiossidante

Analisi del potere antiradicalico dei campioni mediante metodica TEAC o ABTS

• ABTS (composto incolore)

(acronimo di acido 2,2’-azinobis(3-eilbenzotiazoline-6- solfonico))

Reazione con perossidisolfato di potassio

(K2S2O8)

ABTS∙+ (intenso colore blu-verde)

La reazione con antiossidanti porta ad una decolorazione della soluzione

TEAC (Trolox® Equivalent Antioxidant Capacity)

Antiossidanti

Analisi del potere antiradicalico (ARP) dei campioni mediante analisi con DPPH·

• DPPH· (2,2’-Difenil-1-picrilidrazile)

• Soluzioni dall’intenso colore viola

• Sulla base della cinetica di decolorazione del radicale DPPH, si va a valutare la concentrazione di antiossidante necessaria a garantire un decadimento del 50% del valore iniziale di assorbanza (EC50).

Perdita di colore della soluzione

Antiossidanti

Analisi

• Per l’analisi con ABTS sono stati presi in esame:

• Buccia e polpa di mele

• Sidri e mosti sperimentali

• Buccia e vinaccioli d’uva

• Vino da microvinificazione

• Per l’analisi con DPPH˙ sono stati presi in esame

• Buccia di mele al momento della raccolta

• Buccia d’uva al momento della vendemmia

Potere antiradicalico (ARP) buccia mele (ABTS)

• Durante i tre step di matuazione l’andamento di Jonagold, Renetta e Golden mostrano andamenti differenti

• Al momento della raccolta Raventze presenta il potere antiradicalico più alto

• Si può osservare una differenza tra le stesse varietà coltivate in zone diverse

• L’andamento della concentrazione di polifenoli totali negli estratti rispecchia quello del potere antiradicalico

• Jonagold nel secondo step di raccolta presenta valori inferiori a Raventze

Potere antiradicalico (ARP) polpa mele (ABTS)

• Per le polpe in generale si osservano valori nettamente inferiori alle bucce

• È interessante osservare la grande differenza tra le polpe Raventze e quelle delle altre varietà al secondo step di raccolta

• Il potere antiradicalico di Renetta varia bruscamente passando dal secondo step alla raccolta, con valori confrontabili con il potere antiradicalico degli estratti da bucce

• L’andamento dei polifenoli totali degli estratti è solo in parte sovrapponibile a quello osservato per il potere antiossidante

Correlazione tra polifenoli e ARP

Necessità di valutare la correlazione tra ARP e concentrazione di polifenoli degli estratti Buona correlazione tra ARP degli estratti da bucce e i polifenoli totali Bassa per le polpe

Confronto DPPH˙-ABTS su bucce vendemmia

• Confrontando DPPH˙ e ABTS delle bucce si osservano valori più bassi per il DPPH˙

• Valori più alti per le bucce Raventze

• Andamento confrontabile

• Correlazione ottima

Potere antiradicalico (ARP) dei sidri (ABTS) • Diminuzione del potere antiradicalico passando dalla prova in bianco a quella con

macerazione

• Sidro ottenuto da Raventze presenta i livelli di ARP più elevati

• Andamenti simili tra sidri fermi e spumanti

Confronto tra mosti e sidri (ABTS)

Il potere antiossidante dei mosti risulta più alto rispetto al sidro corrispondente Sidro e mosto ottenuto da Raventze presenta i livelli di ARP più elevati La macerazione porta già nel mosto ad una riduzione del valore di ARP

Correlazione tra polifenoli e ARP (ABTS)

Come per le Bucce si osserva una buona correlazione tra ARP dei sidri e dei mosti e i rispettivi polifenoli totali

Confronto con dati in letteratura

• In letteratura per la buccia di mele si trovano dati che vanno da 2 a 8 µgTE/L. Con Jonagold e Raventze si arriva a 10 - 12 µgTE/L

• Per quanto riguarda il potere antiradicalico di polpa e di sidro misurato mediante metodica ABTS non sono reperibili dati significativi per il confronto

Potere antiradicalico (ARP) buccia uva (ABTS)

• Valori di ARP che variano durante la

maturazione

• Nel secondo step di raccolta valori elevati per la varietà Fumin

• Per Fumin Aosta e Aymavilles i valori aumentano fino al momento della vendemmia

• Andamenti simili al saggio con ABTS

ottenuti per i polifenoli totali delle bucce

Potere antiradicalico (ARP) vinaccioli (ABTS)

• Nei vinaccioli non si osservano grandi

variazioni al momento della raccolta tra le varie cultivar

• I valori restano pressoché costanti durante i tre step di maturazione

• Concentrazione di polifenoli totali nei

vinaccioli, andamento simile all’ARP

Correlazione Polifenoli totali - ARP

• Buona correlazione tra bucce e ARP

• I risultati sono espressi in equivalenti di catechina e non acido gallico

• Scarsa per i vinaccioli

Confronto DPPH˙-ABTS su bucce vendemmia

• Stesso andamento tra risultati ottenuti con ABTS e quelli ottenuti con DPPH˙

• Minor differenza tra i due saggi rispetto a quanto osservato per le mele

• Valori elevati per i Fumin

Potere antiradicalico (ARP) vini da microvinificazione

• Potere antiradicalico elevato per il vino ottenuto da Premetta, Fumin e Petit Rouge

Confronto con dati in letteratura

• In letteratura sono presenti valori di ARP (ABTS) per le bucce di differenti varietà d’uva che vanno da 11 a 50 µgTE/L, arrivando anche a 90-100 µgTE/L in funzione del tipo di estrazione. Nel presente lavoro si sono osservati ARP fino a 198 µgTE/L

• Per i vinaccioli i valori in letteratura risultano leggermente inferiori ma comunque confrontabili con quelli osservati nel presente studio

• I vini rossi in letteratura presentano valori medi di ARP che vanno da 9 a 30 µgTE/L, valori inferiori rispetto a quelli osservati per vini come Petit rouge e Premetta

Cambiando il solvente o la miscela di solventi cambiano i composti fenolici estratti

Fondamentale è il tempo di contatto matrice solvente, che nel caso dell’estrazione di polifenoli può variare da pochi minuti a 24 ore.

Anche la temperatura d’estrazione può essere cambiata.

Estrazione classica con solventi

Rapporto matrice-solvente

OBIETTIVI FUTURI: STUDIO DELLE TECNICHE ESTRATTIVE

• Riduzione del tempo di estrazione

• Significativa riduzione nel consumo di solvente

• Microfratture nelle matrici estratte, con rottura delle pareti cellulari

• Possibilità di variare tempo d’estrazione, temperatura, solvente e potenza delle microonde

Estrazione assistita con microonde (MAE)

• Riduzione e del tempo di estrazione

• Configurazioni che permettono differenti sonicazioni

• Frattura della matrice da estrarre

• Minima modifica per il processo esistente

• Possibilità di variare tempo d’estrazione, temperatura, solvente e frequenza degli ultrasuoni

Estrazione assistita con ultrasuoni (UAE)

• riduzione del solvente e del tempo di estrazione

• possibilità di lavorare anche a temperature superiori al punto di ebollizione del solvente

• possibilità di variare tempo d’estrazione, temperatura/pressione, solvente.

Estrazione ad alte pressioni e temperature (HPTE)

• Tecniche costose

• Metodologia che evita l’impiego di solventi organici

• Possibilità di estrarre sostanze apolari (CO2 supercritica)

• Elevato recupero di polifenoli (subcritical water extraction)

Estrazione con fluidi super e subcritici

Grazie per l’attenzione

Dipartimento di

Ingegneria Civile,

Chimica e Ambientale