Ruolo ecologico dei carotenoidi e loro applicazioni nel settore farmaceutico.

Le piante sono organismi autotrofi in grado di svolgere la fotosintesi clorofilliana per sintetizzare molecole organiche necessarie alla propria crescita, sviluppo e sopravvivenza a partire da sostanze inorganiche e sfruttando l’energia solare. Tale processo biochimico si compone di due fasi, una fase luminosa e una "al buio". Durante la prima fase la reazione necessita della presenza di luce e complessi antenna costituiti da proteine e pigmenti, tra cui clorofille e carotenoidi. Questi ultimi sono pigmenti lipofili, tetraterpeni sintetizzati nei plastidi a partire dal geranil-geranil pirofosfato. Per quanto riguarda il loro ruolo ecologico, è importante sottolineare che negli organi non fotosintetici hanno funzione vessillare, sono antiossidanti e precursori degli ormoni vegetali (Maoka, 2020). Negli organi fotosintetici svolgono un ruolo importante nel processo fotosintetico, assorbendo in alcune regioni specifiche dello spettro elettromagnetico, e nella foto-protezione, de-eccitando le clorofille in stato di tripletto, proteggendo, pertanto, il fotosistema dai danni che deriverebbero dalla formazione di ossigeno singoletto. Uno studio sulla fotoprotezione mediata dai carotenoidi è stato condotto da Biswas et al. (2020) su piante di Arabidopsis thaliana cresciute in diversi regimi di PAR (Photochemically Active Radiation), PAR+UV-A e PAR+UV-A+B. Si è notato che le piante esposte sia a PAR che a PAR+UV-A hanno prodotto un livello più alto di clorofilla rispetto a quelle cresciute con PAR+UV-A+B. I trattamenti PAR+UV-A hanno avuto effetti rilevanti sul contenuto di violaxantina e neoxantina, invece quelli con PAR+UV-A+B hanno portato ad un aumento significativo di luteina, 9-cis-β-carotene, β-carotene totale e composti fenolici totali. Inoltre, le piante cresciute con PAR+UV-A+B hanno mostrato una più alta fotoprotezione del PSII quando sottoposte a dosi acute di UV-B rispetto alle piante cresciute con PAR o PAR+UV-A. Il crescente interesse per i carotenoidi, sia come molecole antiossidanti sia come pigmenti naturali, ha fatto sì che negli anni si mettessero a punto diverse tecniche di estrazione per l’isolamento di questi composti. In questo elaborato è stato preso in considerazione lo studio di Chen et al. (2016) riguardante l’estrazione di luteina dalla microalga Chlorella sorokiniana MB-1 mediante pretrattamenti e l’utilizzo di diversi solventi organici. Alcuni metodi di estrazione tradizionale costituiscono, tuttavia, una minaccia per l’ambiente e per la salute umana a causa dell’impiego di solventi tossici e per questo motivo recentemente sono stati messi a punto metodi di estrazione “Green” (Kultys e Kurek, 2022). Infine, i carotenoidi sono sempre più importanti dal punto di vista farmaceutico per i loro potenziali benefici sulla salute umana. In particolare, nello studio di Mrowicka et al. (2022) è stato dimostrato che i “pigmenti maculari” luteina e zeaxantina possono ritardare la progressione di malattie oculari quali la degenerazione maculare senile e la cataratta. Infatti, questi pigmenti sono coinvolti nella protezione da processi ossidativi e possono migliorare la sensibilità al contrasto (CS) degli oggetti da noi osservati. Ad oggi i carotenoidi sono un interessante oggetto di studio sia per il loro ruolo ecologico che per la loro importanza a livello della salute umana, ma anche per l’industria cosmetica e per questo motivo sono aumentate le ricerche focalizzate su queste molecole.