Hylocereus polyrhizus, commonly known as pitaya or dragon fruit, originates from Mexico and South America but has found commercial cultivation in various countries, including Sri Lanka, Taiwan, and northern Australia. In recent times, there has been a significant rise not just in the trade and consumption of this fruit in Europe but also in its cultivation. This trend is particularly evident in certain Mediterranean regions where a subtropical climate has emerged as a result of ongoing climate change. The objective of this project was to delve into the phytochemical composition and potential nutraceutical properties of pitaya pulp, specifically the Costa Rican Sunset variety, grown in Sicily. The initial phase of our experimental endeavor involved a preliminary spectrophotometric (UV/Vis) assessment to gauge the total content of polyphenols (TPC, using the Folin-Ciocolteau assay), flavonoids (TFC, employing the ferric aluminum assay), proanthocyanidins (TPAC, assessed by the DMAC assay), and betalains (TBC, determined by the differential pH assay). Subsequently, we established a comprehensive phytochemical profile using HPLC-DAD-MS/MS. Alongside these analyses, we conducted evaluations of the extract's potential biological activity, including in vitro models for radical scavenging activity (ABTS and DPPH), reducing activity (FRAP), and molecular models assessing DNA protection from oxidative stress. Furthermore, we utilized a cellular model of lipid peroxidation (CAA) employing a human hepatic tumor cell line (HepG2) to confirm the extract's potential antioxidant activity in a more physiologically relevant biological model. Finally, with the aim to investigate the key compounds responsible for the observed biological activity, we subjected the hydroalcoholic extract to further fractionation using a Flash-Chromatography system, resulting in seven distinct fractions, each enriched with specific bioactive compounds. Subsequent re-characterization of each fraction through phytochemical analyses using both UV/Vis assays and HPLC-DAD-MS/MS, followed by re-testing of their biological activity using the same experimental models, was carried out. In conclusion, this project aimed to deepen our understanding of the chemical composition and potential nutraceutical properties of dragon fruit pulp from a variety cultivated in Sicily. Through a meticulous series of experimental phases, including UV/Vis determinations, HPLC-DAD-MS/MS analyses, and biological activity assessments in both in vitro and cellular models, our goal was to identify key compounds in the extract and evaluate their efficacy. This research contributes significantly to the comprehension of potential applications of this fruit in promoting health. Furthermore, the outcomes of this study hold promise for enhancing the nutraceutical value of a product still relatively unfamiliar in Europe, as well as for the sustainable cultivation and optimization of the nutraceutical properties of this species within a Mediterranean context.
Hylocereus polyrhizus, comunemente conosciuto come pitaya o frutto del drago, ha origine dal Messico e dall'America del Sud ma ha trovato coltivazione commerciale in vari paesi, tra cui Sri Lanka, Taiwan e Australia settentrionale. Negli ultimi tempi, c'è stato un significativo aumento non solo nel suo commercio e consumo in Europa ma anche della sua coltivazione. Questo trend è particolarmente evidente in alcune regioni mediterranee dove è emerso un clima subtropicale a causa del continuo cambiamento climatico. L'obiettivo di questo progetto è stato quello di approfondire la composizione fitochimica e le potenziali proprietà nutraceutiche della polpa di pitaya, in particolare della varietà Costa Rican Sunset, coltivata in Sicilia. La fase iniziale del nostro lavoro sperimentale ha coinvolto una valutazione spettrofotometrica preliminare (UV/Vis) per misurare il contenuto totale di polifenoli (TPC, utilizzando il test di Folin-Ciocolteau), flavonoidi (TFC, impiegando il test all'alluminio ferrico), proantocianidine (TPAC, valutate mediante il test DMAC) e betalaine (TBC, determinate mediante il test del pH differenziale). Successivamente, abbiamo stabilito un profilo fitochimico completo utilizzando tecniche di cromatografia liquida accoppiata a spettrometria di massa (HPLC-DAD-MS/MS). Insieme a queste analisi, abbiamo condotto valutazioni della potenziale attività biologica dell'estratto, compresi modelli in vitro per l'attività di cattura radicalica (ABTS e DPPH), attività riducente (FRAP) e modelli molecolari per valutare la protezione del DNA dagli stress ossidativi. Infine, abbiamo utilizzato un modello cellulare di perossidazione lipidica (CAA) impiegando una linea cellulare tumorale epatica umana (HepG2) per confermare la potenziale attività antiossidante dell'estratto in un modello biologico più rilevante dal punto di vista fisiologico e applicativo. Con l'obiettivo di indagare sui principali composti responsabili dell'attività biologica osservata, abbiamo sottoposto l'estratto idroalcolico a ulteriore frazionamento utilizzando un sistema di Flash-Chromatography, ottenendo otto frazioni distinte (FA-F8), ognuna arricchita con specifici composti bioattivi. Successivamente, è stata eseguita una ricaratterizzazione di ciascuna frazione tramite analisi fitochimiche utilizzando sia test UV/Vis sia HPLC-DAD-MS/MS, seguita dalla riesecuzione dei test di attività biologica utilizzando gli stessi modelli sperimentali. In conclusione, questo progetto mirava a approfondire la nostra comprensione della composizione chimica e delle potenziali proprietà nutraceutiche della polpa di frutto del drago di una varietà coltivata in Sicilia. Attraverso una serie meticolosa di fasi sperimentali, comprese determinazioni UV/Vis, analisi HPLC-DAD-MS/MS e valutazioni dell'attività biologica sia in modelli in vitro che cellulari, il nostro obiettivo era identificare i principali composti nell'estratto e valutarne l'efficacia. Questa ricerca contribuisce significativamente alla comprensione delle potenziali applicazioni di questo frutto nel promuovere la salute. Inoltre, i risultati di questo studio promettono di migliorare il valore nutraceutico di un prodotto ancora relativamente sconosciuto in Europa, oltre che per la coltivazione sostenibile e l'ottimizzazione delle proprietà nutraceutiche di questa specie in un contesto mediterraneo.
Profilo Fitochimico, Frazionamento Chimico e Proprietà Biologiche della Pitaya coltivata in Sicilia
DEUSEBIO, PIETRO
2022/2023
Abstract
Hylocereus polyrhizus, comunemente conosciuto come pitaya o frutto del drago, ha origine dal Messico e dall'America del Sud ma ha trovato coltivazione commerciale in vari paesi, tra cui Sri Lanka, Taiwan e Australia settentrionale. Negli ultimi tempi, c'è stato un significativo aumento non solo nel suo commercio e consumo in Europa ma anche della sua coltivazione. Questo trend è particolarmente evidente in alcune regioni mediterranee dove è emerso un clima subtropicale a causa del continuo cambiamento climatico. L'obiettivo di questo progetto è stato quello di approfondire la composizione fitochimica e le potenziali proprietà nutraceutiche della polpa di pitaya, in particolare della varietà Costa Rican Sunset, coltivata in Sicilia. La fase iniziale del nostro lavoro sperimentale ha coinvolto una valutazione spettrofotometrica preliminare (UV/Vis) per misurare il contenuto totale di polifenoli (TPC, utilizzando il test di Folin-Ciocolteau), flavonoidi (TFC, impiegando il test all'alluminio ferrico), proantocianidine (TPAC, valutate mediante il test DMAC) e betalaine (TBC, determinate mediante il test del pH differenziale). Successivamente, abbiamo stabilito un profilo fitochimico completo utilizzando tecniche di cromatografia liquida accoppiata a spettrometria di massa (HPLC-DAD-MS/MS). Insieme a queste analisi, abbiamo condotto valutazioni della potenziale attività biologica dell'estratto, compresi modelli in vitro per l'attività di cattura radicalica (ABTS e DPPH), attività riducente (FRAP) e modelli molecolari per valutare la protezione del DNA dagli stress ossidativi. Infine, abbiamo utilizzato un modello cellulare di perossidazione lipidica (CAA) impiegando una linea cellulare tumorale epatica umana (HepG2) per confermare la potenziale attività antiossidante dell'estratto in un modello biologico più rilevante dal punto di vista fisiologico e applicativo. Con l'obiettivo di indagare sui principali composti responsabili dell'attività biologica osservata, abbiamo sottoposto l'estratto idroalcolico a ulteriore frazionamento utilizzando un sistema di Flash-Chromatography, ottenendo otto frazioni distinte (FA-F8), ognuna arricchita con specifici composti bioattivi. Successivamente, è stata eseguita una ricaratterizzazione di ciascuna frazione tramite analisi fitochimiche utilizzando sia test UV/Vis sia HPLC-DAD-MS/MS, seguita dalla riesecuzione dei test di attività biologica utilizzando gli stessi modelli sperimentali. In conclusione, questo progetto mirava a approfondire la nostra comprensione della composizione chimica e delle potenziali proprietà nutraceutiche della polpa di frutto del drago di una varietà coltivata in Sicilia. Attraverso una serie meticolosa di fasi sperimentali, comprese determinazioni UV/Vis, analisi HPLC-DAD-MS/MS e valutazioni dell'attività biologica sia in modelli in vitro che cellulari, il nostro obiettivo era identificare i principali composti nell'estratto e valutarne l'efficacia. Questa ricerca contribuisce significativamente alla comprensione delle potenziali applicazioni di questo frutto nel promuovere la salute. Inoltre, i risultati di questo studio promettono di migliorare il valore nutraceutico di un prodotto ancora relativamente sconosciuto in Europa, oltre che per la coltivazione sostenibile e l'ottimizzazione delle proprietà nutraceutiche di questa specie in un contesto mediterraneo.| File | Dimensione | Formato | |
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https://hdl.handle.net/20.500.14240/147236