Impiego di microonde ed ultrasuoni nell'estrazione di metaboliti secondari da matrici vegetali e da terreni agricoli

The phenolic compounds have become of great interest for the formulation of functional foods and have been widely studied for their ability to act free radical scavengers. Polyphenols are a good remedy for the prevention of cardiovascular diseases and neurodegenerative diseases. The Rosmarinus officinalis L. is a very rich source of bioactive phenols used for centuries in traditional medicine. Even Melissa officinalis L. is well known for its culinary uses, the antioxidant activity and pharmacological (sedative, spasmolytic etc.). extracts of these two plants are multipurpose use: food preservation, phytomedicine and cosmetics. Consequently high is the interest of the scientific community to obtain bioactive extracts applying efficient and "green" extraction processes. These are more efficient and can meet the needs of intensification process and energy saving; this has been an important research topic in recent years. Safety, sustainability and economic factors are forcing industries to turn to non-conventional technologies and protocols greener. Extractions microwave assisted and ultrasound assisted are now a conceivable in laboratory procedures and in industrial scale. The aim of this work was to evaluate the effectiveness of extractive techniques choices (MAE and UAE) for obtaining extracts of high quality and rich in antioxidant compounds from the leaves of rosemary and lemon balm; then the intent was to obtain extracts from soils, rhizospheres and root exudates of tomato plants to obtain information to understand the mechanisms by which plants control their microbiome. This is essential to gain knowledge on the mechanisms of interaction at the level of the rhizosphere, but also to increase the quality and productivity of the crops. The tomato is a fruit increasingly popular and crucial for the Italian economy; is an industry that needs new discoveries and innovations to improve the great potential of the crops. There are soils suppressive to certain pathogens and these are exceptional ecosystems where plants suffer less from certain diseases, thanks to the activity of other microorganisms in the soil. We tried to understand, featuring extracts obtained using UAE and MAE, as different tomato genotypes (resistant or susceptible to Fusarium oxysporum) and two different types of soil (conductive or repressive for the pathogen) may affect the fungal population. The techniques used prove valid both for the extraction of antioxidant compounds, such as rosmarinic acid, from the leaves of melissa and rosemary, both for the extractions carried out on the soil: in fact we have been detected molecules belonging only to the soil, or to the rhizospheres or from tomato species used; are however still going studies for the identification of these substances.

I composti fenolici sono diventati di grande interesse per la formulazione di alimenti funzionali e sono stati ampiamente studiati per la loro capacità di contrastare l'azione dei radicali liberi. I polifenoli sono un valido rimedio per la prevenzione di patologie cardiovascolari e neurodegenerative. Il Rosmarinus officinalis L. rappresenta una fonte molto ricca di fenoli bioattivi che da secoli vengono sfruttati nella medicina tradizionale. Anche la Melissa officinalis L. è ben nota per i suoi usi culinari, l'attività antiossidante e farmacologica (sedativo, spasmolitico etc.). Gli estratti di queste due piante trovano diverse applicazioni d'uso: conservanti per alimenti, fitoterapia e cosmetica. Di conseguenza alto è l'interesse della comunità scientifica per ottenere estratti bioattivi applicando processi estrattivi efficienti e ¿green¿. Questi metodi estrattivi sono più efficienti e possano rispondere alle esigenze di intensificazione del processo e di risparmio energetico; questo è stato un tema di ricerca importante negli ultimi anni. Sicurezza, sostenibilità e fattori economici costringono le industrie a rivolgersi a tecnologie non convenzionali e protocolli più ecologici. Le estrazioni assistite da microonde ed assistite da ultrasuoni sono oggi una realtà concepibile nelle procedure di laboratorio e in scala industriale. Lo scopo di questa tesi è stato quello di valutare l'efficacia delle tecniche estrattive scelte (MAE ed UAE) per l'ottenimento di estratti di elevata qualità e ricchi di composti antiossidanti dalle foglie di rosmarino e melissa; successivamente l'intento è stato quello di ottenere estratti da terreni, rizosfere ed essudati radicali di piante di pomodoro per ottenere informazioni per comprendere i meccanismi attraverso i quali le piante controllano il loro microbioma. Ciò è fondamentale per acquisire conoscenza sui meccanismi di interazione a livello della rizosfera, ma anche per aumentare la qualità e la produttività delle colture. Il pomodoro è un frutto sempre più popolare e cruciale per l'economia italiana; rappresenta un settore che ha bisogno di nuove scoperte e di innovazioni per migliorare il grande potenziale delle colture. Ci sono terreni soppressivi per determinati agenti patogeni e questi rappresentano ecosistemi eccezionali in cui le piante soffrono meno di determinate patologie, grazie all'attività di altri microrganismi presenti nel suolo. Si è cercato di comprendere, caratterizzando gli estratti ottenuti tramite UAE e MAE, come diversi genotipi di pomodoro (resistente o sensibile al Fusarium oxysporum) e due diversi tipi di suolo (conduttivo o repressivo per il patogeno) possano influire sulla popolazione fungina. Le tecniche utilizzate si dimostrano valide sia per l'estrazione di composti antiossidanti, come l'acido rosmarinico, dalle foglie di melissa e rosmarino, sia per le estrazioni effettuate sui terreni: infatti sono state rilevate molecole appartenenti ai soli suoli, alle rizosfere oppure alle specie di pomodoro utilizzate; sono comunque ancora in corso studi per l'identificazione di tali sostanze.