Riassunto analitico
Le ciliegie sono da tempo ampiamente studiate e considerate importante fonte alimentare di composti fenolici. Il primo obiettivo di questo lavoro è stato quello di delineare un esaustivo profilo fenolico di sei cultivar utilizzando un approccio di tipo metabolomico, combinando la spettrometria di massa all’analisi chemiometrica. Questa tecnica ha permesso l’identificazione di 86 composti fenolici, 40 dei quali individuati per la prima volta nelle ciliegie. In seguito, è stata condotta la simulazione in vitro del processo digestivo delle sei cultivar, due delle quali sono state poi selezionate per la valutazione della bioaccessibilità e dell’impatto della digestione sul profilo fenolico. I risultati hanno confermato come la digestione induca un drastico e generale calo dei composti fenolici dimostrando, però, come gli acidi idrossicinnamici siano i composti più stabili nel processo gastro-intestinale. Infine, le frazioni digerite sono state utilizzate per la determinazione dell’attività antiproliferativa usando due modelli cellulari umani di adenocarcinoma del colon (Caco-2 e SW 480). In entrambi i casi le due linee cellulari hanno dimostrato essere in grado di metabolizzare i composti fenolici.
Analogamente, anche il cioccolato fondente e i suoi composti fenolici sono stati ampiamente studiati per l’importante ruolo nella nutrizione e nella salute umana. Data la carenza di informazioni riguardanti un dettagliato profilo fenolico, questo studio ha avuto come obiettivo un’accurata caratterizzazione in spettrometria di massa di tutti i composti fenolici, permettendo l’identificazione di 158 composti: 67 individuati per la prima volta nel cioccolato fondente, 38 dei quali mai descritti nel cioccolato e in tutti i prodotti derivati dal cacao in generale. Un esempio è costituito dagli ellagitannini, mai individuati né nel cioccolato né nel cacao e che rappresentano circa il 10% del profilo fenolico del cioccolato fondente. Come per le ciliegie, è stato quindi condotto uno studio riguardante la bioaccessibilità dei composti fenolici, indagando le modifiche chimico-strutturali indotte dalla simulazione della digestione in vitro, nonché la stabilità nel tratto gastro-intestinale. Grazie alla spettrometria di massa si è potuto confermare in termini quali-quantitativi lo stesso andamento decrescente riscontrato per le ciliegie: nonostante il calo, la classe degli acidi idrossicinnamici registrava la più alta bioaccessibilità. Usando poi i due modelli cellulari, è stata testata l’attività antiproliferativa e i principali processi metabolici coinvolti.
L’ultimo studio riguarda la bioattività degli acidi idrossicinnamici. Dal momento che è stato ampiamente confermato come un composto, al fine di essere ritenuto bioattivo, deve prima di tutto essere stabile durante il decorso della digestione e data la notevole bioaccessibilità degli acidi idrossicinnamici riscontrata nei precedenti studi, l’ultimo obiettivo è stato quello di determinare l’effetto antiproliferativo, il destino metabolico e le principali vie enzimatiche usando sette dei più conosciuti e diffusi acidi idrossicinnamici e due modelli cellulari (Caco-2 e SW480). A sostegno di tale studio c’era l’idea, data da numerosi trial clinici e conferme epidemiologiche, che hanno dimostrato una stretta relazione tra il consumo di alimenti ad alto contenuto di acidi idrossicinammici e la diminuzione del rischio di insorgenza di diverse patologie croniche come il diabete di tipo 2, malattie cardiovascolari e cancro, nonché l’individuazione degli acidi idrossicinammici, sia come tali che come derivati, come principali metaboliti a livello sistemico a seguito del consumo di alimenti ad alto contenuto di polifenoli.
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Abstract
Sweet cherry (Prunus avium) fruits are an important source of phenolic compounds in human diet. The first task was to investigate the phenolic profiles of six cherry cultivars using a quantitative metabolomics approach, which combine non-targeted mass spectrometry and chemometric analysis. The assessment of the phenolic fingerprint of cherries allowed the tentative identification of 86 compounds, among these 40 were identified for the first time in cherries. After that, the bioaccessibility of phenolic compounds after in vitro gastro-intestinal digestion of two cherry cultivars (Durone Nero I and Celeste) was assessed. The phenolic profile was modified during in vitro digestion, with a considerable decrease of total and individual phenolic compounds. Hydroxycinnamic acids showed the highest bioaccessibility. In vitro digested phenolic-rich fractions were tested for their anti-proliferative activity against two models of colon adenocarcinoma cancer cells (SW480 and Caco-2). Both the two cell lines were able to metabolize cherry phenolic compounds with relevant and intrinsic differences.
Recently, chocolate polyphenols were being studied and have been thoroughly investigated for their important role and beneficial effects in the human health. However, a thorough evaluation of chocolate phenolic profile is still lacking. This study aimed at a comprehensive characterisation of dark chocolate phenolic profiles, using non-targeted mass spectrometry identification. This approach allowed a tentative identification of 158 individual phenolic compounds: 67 were newly detected in dark chocolate, among these 38 were observed for the first time in chocolate as well as in cocoa beans or products. Ellagitannins, which have never been reported in cocoa or chocolate, represented about the 10% of the phenolic profile of dark chocolate. Then, the phenolic compounds bioaccessibility was studied. The phenolic profile, assessed by accurate mass spectrometry analysis, was modified during in vitro gastro-intestinal digestion, with a considerable decrease of total and individual phenolic compounds. Phenolic acids showed the highest bioaccessibility with hydroxycinnamic acids displaying higher bioaccessibility. Furthermore, in vitro digested phenolic-rich fractions anti-proliferative activity against Caco-2 and SW480 cell lines was tested. Cell metabolism of digested dark chocolate phenolic-rich fractions was assessed, resulting in the accumulation of coumaric and ferulic acids in the cell media.
Bioactivity of phenolic compounds is primarily conditioned by their bioaccessibility in the gastro-intestinal tract, then by their cellular uptake and internal transformations. We have demonstrated that gastro-intestinal digestion modified the food matrices phenolic profile from both qualitative and quantitative point of view and the hydroxycinnamic acids were the most stable compounds. Increasing evidences, from epidemiological studies to clinical trials, link the consumption of hydroxycinnamates-rich foods to the reduced risk of chronic diseases such as type 2 diabetes, CVD, and some types of cancer. Evidence that hydroxycinnamic acids may have a potential inhibitory effect on cancer invasion and metastasis is increasingly being reported in the scientific literature. Nevertheless, recent identification of hydroxycinnamic acids and derivatives as the main circulating metabolites after polyphenol-rich food consumption contributed to recognize them as the major bioactive compounds, with distinct biological activities Giving that, the last task of this work was to investigate the antiproliferative effect, the metabolic fate and the main metabolic pathways of hydroxycinnamic acids using Caco-2 and SW 480 cell models.
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