Riassunto analitico
Lo studio si è basato sull’analisi di un campione di acqua madre proveniente dalle saline di Cervia (Ravenna, Emilia-Romagna). Tale studio è stato richiesto di comune accordo dalle Saline e Terme di Cervia. Tramite prove in laboratorio si è rilevata e identificata la presenza delle sostanze (carotenoidi), grazie alle quali le acque delle saline posseggono un particolare colore rosato.
Le saline sono delimitate da un canale principale, da cui partono canali interni che formano serbatoi separati. Il campione proviene da uno di questi serbatoi che non viene utilizzato per la produzione di sale, ma sfruttato per le proprietà terapeutiche e cosmetiche del fango e dell'acqua madre dai saloni di bellezza delle terme di Cervia.
In questo serbatoio è stata evidenziata la presenza di Halobacterium, batteri alofili. In altre vasche delle saline si è scoperta invece la presenza di Artemia appartenente alle artemie, crostacei di acqua salata, contenenti cantaxantina, un carotenoide. Perciò nei campioni esaminati inizialmente si era ipotizzata la presenza sia di Artemia che di Halobacterium, ma solo dopo lo studio tramite microscopia Raman, si è eliminata la possibilità che nel campione fossero presenti tali organismi. Inoltre, lo spettro Raman ha rivelato che il pigmento responsabile del colore del campione era il beta-carotene.
Nel serbatoio da dove proviene il campione si è rilevata la crescita di Dunaliella salina, una microalga, caratterizzata dalla mancanza di una parete cellulare rigida, e considerata la specie eucariote più conosciuta tra gli organismi alofili. Essa può biosintetizzare il beta-carotene fino al 14% del suo peso secco in condizioni ambientali avverse.
La spettroscopia Raman è stata usata in questo studio, essendo l'unica tecnica che permette l’utilizzo diretto del campione grezzo per determinare il contenuto dei carotenoidi, e grazie alla forte dispersione Raman dei doppi legami della catena polienica del beta-carotene, che permette di avere picchi ad alta intensità e nitidezza rispetto agli altri componenti del campione.
Vi erano inoltre dubbi su una possibile contemporanea presenza di astaxantina (un carotenoide), che dà il colore rosso a gamberi e aragoste; ipotesi avvalorata anche dal fatto che il beta-carotene e l’astaxantina hanno spettri Raman molto simili. Tuttavia, dopo un attento studio dello spettro Raman del campione, si è esclusa la presenza di astaxantina.
L’addizione di una fase organica determina l’escrezione del beta-carotene, in quanto il solvente penetrando nella membrana cellulare, ne permette il trasporto all’esterno consentendo così di estrarla. Si è tentata successivamente l'estrazione in tre differenti solventi: THF, n-esano e cloroformio. Il cloroformio è stato respinto come solvente per l'estrazione in quanto lo standard rimaneva in superficie. Nel caso degli altri due, la quantità di beta-carotene recuperato dall'estrazione di 50 mL di campione con 30 mL di THF, e poi 50 mL di n-esano, è pari a 1,80 mg, con una resa % w / v di 3,60 %.
La quantità di beta-carotene, che è stato recuperato invece dall’estrazione di 6 mL di campione utilizzando 6 mL di n-esano, è pari a 0,23 mg, con una resa % w / v di 3,83%.
Il campione è stato sottoposto poi ad una serie di estrazioni con oli, per poter utilizzare questi estratti di beta-carotene nei cosmetici. E’ stata effettuata l’estrazione con tre oli commestibili: olio di semi di girasole, olio di semi di soia ed olio di mandorle. L’estrazione migliore è avvenuta con l’olio di semi di girasole.
Le finalità di questo studio sono state l’estrazione del beta-carotene da una fonte naturale come la Dunaliella salina, per sfruttare in campo cosmetico le sue proprietà antiossidanti in malattie cutanee indotte da radiazioni UV e nell’invecchiamento prematuro della pelle.
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Abstract
The study was based on analysis of a sample of mother liquor coming from the salt pans of Cervia (Ravenna, Emilia-Romagna). This study was requested by agreement between Saline and Terme di Cervia. Through laboratory tests it was detected and identified the presence of substances (carotenoids), through which the waters of the salt pans possess a particular red/pink color.
The salt pans are delimited by a main channel, with many internal channels that form many separate tanks. The sample comes from one of those tanks that is not used for the production of salt, but used for therapeutic and cosmetic properties of mud and water from the mother's beauty salons of Terme di Cervia.
In this tank it was highlighted the presence of Halobacterium, halophilic bacteria. In other tanks of Cervia has discovered instead the presence of the brine shrimp Artemia belongs to artemia, saltwater crustaceans, which contain canthaxanthin, a carotenoid. Therefore, in the examined samples it was initially hypothesized that the presence of both Artemia of Halobacterium, but only after the study using Raman microscopy, it was eliminated the possibility that such organisms were present in the sample. In addition, the Raman spectrum revealed that the pigment responsible for the color of the sample was beta-carotene.
In the tank where it comes from the sample is detected the growth of Dunaliella salina, a microalgae, which is characterized by the lack of a rigid cell wall and it’s the best-known species eukaryotic halophiles organisms. The D. salina can synthesize beta-carotene up to 14% of its dry weight in adverse environmental conditions.
Raman spectroscopy has been used in this study, being the only technique that allows the direct use of the raw sample to determine the content of carotenoids, and thanks to the strong Raman scattering of double bonds of beta-carotene’s polyene chain, which it gives high peak intensity and sharpness than other sample components.
There were also doubts about a possible simultaneous presence of astaxanthin (another carotenoid), that gives the red color to shrimp and lobate; hypothesis confirmed also by the fact that beta-carotene and astaxanthin have Raman spectra very similar. However, after careful study of the Raman spectrum of the sample, it has been ruled out the presence of astaxanthin.
The addition of an organic phase determines the excretion of beta-carotene, as the solvent penetrating the cell membrane, allows the transport outside of the molecule thus allowing to pull it out. It is then subsequently attempted extraction in three different solvents: THF, n-hexane and chloroform. The chloroform was rejected as a solvent for the extraction as the standard remained on the surface. In the case of the other two, the amount of beta-carotene recovered during extraction from 50 mL of the sample with 30 mL of THF, and then 50 mL of n-hexane, is equal to 1.80 mg, with a yield % w / v of 3,60%.
The amount of beta-carotene, which was recovered during the extraction instead of 6 mL of the sample using as organic solvent 6 mL of n-hexane, is equivalent to 0.23 mg, with a yield % w / v of 3, 83%.
The sample was then subjected to a series of extractions with oils, in order to be able to use these extracts of beta-carotene in cosmetics. It’s was performed extraction with three edible oils: sunflower oil, soybean oil and almond oil. The best extraction took place with sunflower oil.
The aims of this study were the extraction of beta-carotene from a natural source such as Dunaliella salina, in order to use it in the cosmetic field for its antioxidant properties in skin diseases induced by UV radiation and premature aging of the skin caused from the sun.
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