Tecniche per l'estrazione di composti polifenolici da matrici vegetali

In recent years some phytochemical compounds raised their interest since they showed to possess particular beneficial properties at a biological level. Many of these compounds belong to the class of secondary plant metabolites because they do not intervene in the primary processes of the plants themselves, although having important ecological functions. Among the secondary metabolites are the phenols and the various phenolic derivatives including polyphenols. Phenols are compounds of vegetable origin, derived from aromatic hydrocarbons (cyclic). They can form a series of bonds to give rise to polyphenols and phenolic compounds in which other types of molecules are involved. The polyphenol family consists of thousands of organic high molecular weight molecules. Their distinctive feature is to possess multiple phenolic units that are linked together. Among the exponents of the polyphenols family we find flavonoids and tannins. Flavonoids are the largest class among polyphenols family; they possess some peculiar biological properties that make them excellent antibiotics, anti-diarrheal, anti-ulcer and anti-inflammatory. In this family anthocyanins are also included, that are polyhydroxylated polychromatic compounds widely used in the food industry and extracted directly from fruit and vegetables. Tannins are phenolic compounds with a composite structure and high molecular weight. The need to extract these substances from the matrices in which they are contained led to many different studies and applications. In fact, polyphenols are contained within plant cells which are protected by a robust cell membrane. The principle at the base of the extraction is to "break" this cell membrane and transfer the target material into a liquid medium and then remove it from the extraction substrate. Classical extraction techniques involve the use of organic solvents in aqueous solutions. Even if such compounds exhibit excellent extractive capacity, they also have many drawbacks such as toxicity, flammability, high costs and long reaction times. Extraction techniques have been developed in order to reduce times and costs of the process. Among these methods are PLE technology (Pressurized liquid extraction), which involves the use of pressurized liquids that can be organic solvents, such as in case of ASE® (Accelerated Solvent Extraction), or simple water as in the case of SWE technology (Subcritical Water Extraction). Supercritical Fluid Extraction (SFE) is one of the most efficient and widely used extractive technologies in the field of analytical and industrial applications, in which CO2 is often used as a solvent. Finally, the most innovative techniques are those methods that combine the action of solvents with technology systems such as Ultrasaund Assisted Extraction (UAE) technology and Microwave Assisted Extraction (MAE) technology, which reduce the time of treatment and the amount of solvent required for each extraction cycle. The improvement of technologies in the extraction field for these functional compounds will lead to better future knowledge of their properties, lowering the extraction costs and the volumes of solvents used, with the possibility of using such compounds in the industrial field.

Negli ultimi anni si è assistito ad un crescente interesse verso alcuni composti fitochimici che hanno dimostrato di possedere particolari proprietà benefiche a livello biologico. Molti di questi appartengono alla classe dei metaboliti secondari delle piante, pur possedendo importanti funzioni ecologiche, non intervengono nei processi primari della pianta. Tra i metaboliti secondari troviamo i fenoli ed i vari derivati fenolici fra cui i polifenoli. I fenoli sono composti di origine vegetale derivati da idrocarburi aromatici (ciclici); essi possono formare una serie di legami dando vita ai polifenoli ed ai composti fenolici nei quali sono coinvolte altre tipologie di molecole. La famiglia dei polifenoli è composta da migliaia di molecole organiche ad alto peso molecolare e il carattere distintivo è quello di possedere più unità fenoliche unite assieme. Tra gli esponenti della famiglia dei polifenoli troviamo i flavonoidi e i tannini. I flavonoidi sono la classe più grande appartenente alla famiglia dei polifenoli; essi possiedono alcune proprietà biologiche peculiari che li rendono ottimi antibiotici, antidiarroici, antiulcerici e antinfiammatori. In questa famiglia sono compresi anche gli antociani, composti policromatici poliossidrilati, largamente utilizzati nell'industria alimentare estratti direttamente dai prodotti ortofrutticoli. I tannini sono composti di origine fenolica e possiedono una struttura composita ed un alto peso molecolare. Alla base degli studi e dei possibili utilizzi troviamo la necessità di estrarre queste sostanze dalle matrici in cui sono contenute. I polifenoli sono contenuti all'interno delle cellule vegetali protetti da una robusta parete cellulare. Il principio alla base dell'estrazione è quello di ¿rompere¿ la parete e trasferire il materiale bersaglio nel mezzo liquido per poi allontanarlo dal substrato di estrazione. Le tecniche di estrazione classiche prevedono l'impiego di solventi organici in miscela acquosa, ma anche se tali composti presentano un'eccellente capacità estrattiva possiedono anche molti inconvenienti come ad esempio la tossicità, l'infiammabilità, costi elevati e lunghi tempi di azione. Sono state messe a punto tecniche estrattive che possono ridurre i tempi e i costi di processo. Tra questi metodi troviamo la tecnologia PLE (¿Pressurized liquid extraction¿) che prevede l'impiego di liquidi pressurizzati che possono essere solventi organici, come nel caso della tecnologia ASE® (¿Accelerated solvent extraction¿) o semplice acqua, come nel caso dell'tecnologia SWE (subcritical water extraction). Tra le tecnologie estrattive più efficaci e largamente impiegate in campo analitico ed industriale troviamo l'estrazione mediante fluidi supercritici SFE (Supercritical fluids extraction), nella quale spesso viene utilizzata CO2 come solvente. Tra le tecniche più innovative troviamo quei metodi che prevedono l'affiancamento all'azione dei solventi a innovazioni tecniche come nel caso della tecnologia UAE (Ultrasaund assisted extraction) e la tecnologia MAE (Microwave assisted extraction) che permettono di ridurre i tempi di trattamento e le quantità di solvente necessarie per ogni ciclo di estrazione. L'avanzamento delle tecnologie nel campo dell'estrazione di questi composti funzionali porterà in futuro una miglior conoscenza sulle loro proprietà e l'abbassamento dei costi di estrazione e dei volumi di solventi utilizzati porterà l'impiego di tali composti nel campo industriale.