Lo scopo di questo progetto di ricerca è quello di valutare e caratterizzare la componente bioattiva e il potenziale antiossidante ed anti-radicalico delle bucce del kiwi, con lo scopo di valorizzare un sottoprodotto dell'industria agroalimentare ad elevato valore aggiunto.
Più di 70 specie di kiwi sono coltivate in tutto il mondo, tra le quali la varietà Hayward e Qinmei rappresentano le due principali.
La lavorazione industriale della frutta e di alcuni frutti in particolare, come il kiwi, genera una grande quantità di rifiuti che potrebbero essere utilizzati in modo più efficiente.
I sottoprodotti della lavorazione del kiwi sono infatti eccezionalmente ricchi in componenti bioattivi di natura polifenolica e carotenoidica, che rappresentano molecole di elevato interesse da parte dell'industria cosmetica e dei produttori di integratori alimentari.
Saranno pertanto selezionati frutti di kiwi, provenienti da cultivar selezionate o acquistati sul mercato locale, da cui saranno separate le bucce, oppure saranno direttamente approvvigionate bucce di scarto, provenienti dalla lavorazione di succhi o marmellate.
Diverse tecniche saranno messe a punto per l'estrazione e la caratterizzazione delle componenti bioattive di interesse, per l'analisi quali-quantitativa degli estratti e per la valorizzazione in termini di attività antiossidante ed anti-radicalica, di modulazione enzimatica, di attività antifungina e/o antimicrobica.
Diverse metodiche di estrazione, come l'estrazione in doppia fase o l'estrazione con CO2 supercritico verranno confrontate, al fine di ottimizzare le rese e gli estratti saranno caratterizzati mediante tecniche analitiche differenti: UV-vis, HPLC-DAD, GC-MS, NMR, analisi colorimetrica.
Una volta caratterizzati dal punto di vista quali-quantitativo, gli estratti saranno avviati a diversi tipi di saggi, in relazione al contenuto in componente bioattiva, in collaborazione con altri gruppi di ricerca di questo e di altri Atenei italiani od esteri.
Convenzionalmente per l'estrazione di tali matrici vengono utilizzati solventi organici, ma l'utilizzo di nuove tecniche e/o solventi più ecologici, come miscele idroalcoliche e utilizzo di CO2 supercritico, permettono di operare in tempi più brevi e sono consigliabili per applicazioni alimentari e nutraceutiche [16].
Altra tecnica utilizzabile per l'ottenimento di estratti acquosi in rese elevate, si avvale dell'ausilio di processi enzimatici, che permettono di ottenere contenuti in polifenoli e capacità antiossidanti superiori rispetto a quanto osservato nei rispettivi estratti in metanolo [17]. Queste tecniche, per quanto di nostra conoscenza non sono state applicate allo sfruttamento di matrici quali le bucce del kiwi e tendenzialmente in letteratura raccomandano soluzioni idroalcoliche (acqua/etanolo) dal 25 al 100% v/v a basse temperature per il recupero di bioattivi a scopi medicinali, con caratteristiche antinfiammatorie, antimicrobiche, antiossidanti e antiproliferative. Tre lavori sono riportati in letteratura riguardanti la possibilità di ottenere prodotti di interesse da scarti della lavorazione del kiwi [18-20]: a partire da questi risultati, diversi sistemi saranno applicati nell'ottica di ottenere le migliori procedure di estrazione, il minor impatto ambientale e i migliori risultati in termini di attività biologica espressa.
Obiettivo specifico di questo progetto sarà la messa a punto di un metodo estrattivo in doppia fase (soluzione idroalcolica e opportuni solventi organici lipofili ) per lo smistamento delle molecole del fitocomplesso. Contestualmente, procedure classiche di estrazione basate sul solo utilizzo di etanolo ed acqua, al fine di garantire rese accettabili in termini di estrazione, riducendo contemporaneamente al minimo l'impatto sulla modificazione della componente polifenolica, saranno affiancate ad altre tecniche estrattive per valutarne l'efficacia e la purificazione rispetto a molecole di interesse, ma sempre nell'ottica di poter applicare le tecnologie di estrazione nella successiva formulazione di integratori alimentari, e quindi facendo riferimento a sistemi a basso impatto ambientale e compatibili con prodotti per uso alimentare.
Tutti gli estratti saranno inoltre sottoposti ad analisi colorimetrica. Come noto, il colore rappresenta il primo parametro valutato dal consumatore al momento della scelta, in quanto indice di genuinità e garanzia di buona qualità di un prodotto alimentare. Il colore è infatti direttamente correlato ai pigmenti presenti nell'alimento, e specificamente, nel caso del kiwi, con il contenuto di clorofille, carotenoidi e polifenoli, che rappresentano molecole di elevato interesse per la correlata attività biologica [21].
L'analisi colorimetrica si basa sulla misurazione dei tre parametri CIEL*a*b quali la luminanza (L*), il parametro a* (positivo rosso, negativo verde), il parametro b* (positivo giallo, negativo blu) e la combinazione matematica tra a*e b* che fornisce la tonalità cromatica o qualità del colore (hab, hue) e la saturazione (C*ab, chroma). La tonalità e la saturazione del colore si calcolano sulla base della componente rossa (o verde) e gialla (o blu) manifestata da ogni singolo campione analizzato, a loro volta determinate sulla base dei valori di riflettanza misurati dallo strumento nella regione del visibile (400-700 nm).
Nel caso delle bucce del kiwi, il ruolo della colorimetria è fondamentale per poter valutare delle differenze cromatiche tra i diversi estratti ottenuti, indice di una diversa distribuzione dei pigmenti di interesse ma anche per poter osservare differenze statisticamente rilevanti tra le diverse cultivar, la provenienza geografica e lo stadio di maturazione del frutto.
[16] Xu, X., Deng, J., Luo, D., Bao, Y., Liao, X., Gao, H., & Wu, J. (2018). Innovative Food Science & Emerging Technologies, 49, 1-12.
[17] Álvarez, R., Araya, H., Navarro-Lisboa, R., & Lopez de Dicastillo, C. (2016). Food technology and biotechnology, 54(4), 462-467.
[18] Soquetta, M. B., Stefanello, F. S., da Mota Huerta, K., Monteiro, S. S., da Rosa, C. S., & Terra, N. N. (2016). Food chemistry, 199, 471-478.
[19] Bursal, E., & Gülçin, ¿. (2011). Food Research International, 44(5), 1482-1489.
[20] Dias, M., Caleja, C., Pereira, C., Calhelha, R. C., Kostic, M., Sokovic, M., ... & Ferreira, I. C. (2020). Food Research International, 127, 108753.
[21] Cairone, F., Carradori, S., Locatelli, M., Casadei, M. A., & Cesa, S. (2020). European Food Research and Technology, 246(2), 259-272.