Riassunto analitico
Il presente lavoro è il risultato del tirocinio svolto presso il laboratorio di microbiologia e tecnologia alimentare, del corso di laurea in Controllo e Sicurezza degli Alimenti dell'Università degli studi di Modena e Reggio Emilia. L’obiettivo del presente lavoro è stato quello di mettere a punto una metodica estrattiva ottimizzata ed ecosostenibile per l’estrazione e la conseguente valorizzazione delle sostanze bioattive contenute all’interno di piante erbacee, nello specifico foglie di ortica (Urtica dioica L.).
L’ortica è una pianta erbacea diffusa in tutto il mondo. Le foglie e gli altri organi epigei di questa pianta sono estremamente ricche di sostanze bioattive, tra cui terpeni, clorofille e polifenoli, dotati di comprovate proprietà positive per la salute umana (Yarnell, 1998) e per l’alimentazione (Đurović et al., 2017).
Inoltre, questa pianta è utilizzata in cosmetologia (Bourgeois et al., 2016) e nel settore tessile, dando origine a un filato simile a quello del lino o della canapa (Pinelli et al., 2008).
Le metodiche estrattive volte alla separazione e alla concentrazione delle sostanze bioattive dalla matrice vegetale sono caratterizzate da tempi lunghi, procedimenti macchinosi e costi elevati, legati essenzialmente all’utilizzo di grandi quantità di solventi organici e di energia termica e/o elettrica. Per sopperire a tali criticità, oltre alla necessità di mettere a punto metodiche estrattive più sostenibili dal punto di vista ambientale, si sono diffuse negli ultimi anni metodiche innovative e “green”, in grado di ridurre molto tempi, costi e impatto ambientale del processo.
In questo contesto, il lavoro di ricerca ha permesso di approfondire l’efficacia di un metodo di pretrattamento della matrice vegetale basato sulla combinazione di diverse tecnologie, tra cui gli ultrasuoni, le microonde e l’agitazione meccanica in termini di resa quantitativa e qualitativa dell’estratto.
Al fine di analizzare l’effetto dei singoli fattori sperimentali sulle caratteristiche dell’estratto finale, gli esperimenti sono stati pianificati sulla base di un disegno sperimentale di tipo Box-Behnken a 5 fattori. Gli estratti ottenuti sono stati analizzati dal punto di vista quantitativo attraverso il saggio di Folin Ciocâlteu, calcolando la resa in polifenoli totali, e dal punto di vista qualitativo, misurandone il potere antiossidante attraverso il saggio ABTS. Infine, l’estratto “ottimale” (quantitativamente e qualitativamente migliore) è stato sottoposto ad analisi HPLC-DAD, volta a quantificare le sostanze fenoliche preponderanti.
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Abstract
This work is the result of the internship carried out at the microbiology and food laboratory, of the degree course in Food Control and Safety of the University of Modena and Reggio Emilia. The aim of this work was to develop an optimized and eco-sustainable extraction method for the extraction and consequent enhancement of the bioactive substances contained within herbaceous plants, specifically nettle leaves (Urtica dioica L.).
Nettle is an extremely widespread herbaceous plant all over the world. The leaves and other epigeal organs of this plant are extremely rich in bioactive substances, including terpenes, chlorophylls and polyphenols, with proven positive properties for human health (Yarnell, 1998) and for nutrition (Đurović et al., 2017).
Furthermore, this plant is used in cosmetology (Bourgeois et al., 2016) and in the textile sector, giving rise to a yarn similar to that of linen or hemp (Pinelli et al., 2008).
The extraction methods aimed at separating and concentrating bioactive substances from the plant matrix are characterized by long times, cumbersome procedures and high costs, essentially linked to the use of large quantities of organic solvents and thermal and / or electrical energy. In order to overcome these critical issues, in addition to the need to focus on more sustainable extraction methods from an environmental point of view, in recent years innovative and "green" methods have spread, capable of reducing a lot of time, costs and environmental impact of the process.
In this context, this research work has allowed us to deepen the effectiveness of a pre-treatment method of the plant matrix based on the combination of different technologies, including ultrasound, microwaves and mechanical stirring in terms of quantitative and qualitative yield of the 'extract.
In order to analyze the effect of single experimental factors on the characteristics of the final extract, the experiments were planned on the basis of a 5-factor Box-Behnken experimental design. The extracts obtained were analyzed from the quantitative point of view through the Folin Ciocâlteu assay, calculating the yield in total polyphenols, and from the qualitative point of view, measuring their antioxidant power through the ABTS assay. Finally, the "optimal" extract (quantitatively and qualitatively better) was subjected to HPLC-DAD analysis, aimed at quantifying the predominant phenolic substances.
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