Valorizzazione delle acque reflue di frantoio mediante estrazione ad ultrasuoni di composti ad elevata attività antiossidante

The cultivation of olive trees and the production of olive oil has been a well-known and well-established practice in the Mediterranean region for over 7000 years and in the last thirty years the consumption of olive oil in the world has increased rapidly due to its high dietary value and nutritional. As can be seen from the estimated quantities of more than 3 million tons of olive oil produced, problems arise regarding the disposal of large quantities of waste produced during the production of the oil itself. The most common method of extraction of olive oil is extraction with a press, followed by the continuous three-phase decanting process, from which three products are generated: olive oil (20%), solid / wet waste called 'cake of raw olives (30%) and aqueous waste called 'olive mill wastewater' or 'OMW' (50%). The purpose of this document was to hypothesize the OMW valorization by means of an ultrasound efficient extraction of polyphenolic compounds contained in it. An important aspect that was analyzed in the introduction concerns the composition of the OMW, in which substances that can be used in various sectors (food, pharmaceutical and chemical) have been identified as follow: polyphenols (Chapter 2), surfactants (Chapter 3), colorants (Chapter 4) and triterpenoids (Chapter 5). Each of them will be analyzed both in qualitative and quantitative terms and their different chemical and physical properties were described, highlighting their relative valorization potential. In particular, was evaluated the state of the art on the polyphenol's extraction from OMW both under conventional and ultrasound techniques and the latest was selected as reference. In chapter 6 the theory of ultrasound assisted extraction was described in order to show the possible advantages in the application of this extraction technique for the OMW valorization. In conclusion, in Chapter 7, it was possible to state that the polyphenolic compounds present in the OMW can be efficiently extracted by means of an ultrasound-assisted solid-liquid extraction. The quality of the polyphenols extracted from the OMW by an ultrasound assisted procedure was higher also in terms of total yield (TPC). Therefore, it was possible to conclude that crusher waste water could be a potential matrix to be valorized in a sustainable way by means of ultrasound techniques.

La coltivazione degli ulivi e la produzione dell'olio di oliva sono state delle pratiche ben note e consolidate nella regione mediterranea per oltre 7000 anni e nell'ultimo trentennio il consumo di olio oliva nel mondo è aumentato rapidamente a causa del suo alto valore dietetico e nutrizionale. Come si evince dalle quantità stimate di oltre 3 milioni di tonnellate prodotte di olio di oliva, conseguono problematiche relative allo smaltimento dei grandi quantitativi di rifiuti prodotti durante la produzione dell'olio stesso. Il metodo di estrazione dell'olio di oliva più comune è rappresentato dalla estrazione con pressa, seguito dal processo continuo di decantazione a tre fasi, dal quale si generano tre prodotti: olio di oliva (20%), rifiuti solidi/umidi denominati 'torta di olive crude' (30%) e rifiuti acquosi denominati 'acque reflue di frantoio' o 'OMW' (50%). Questo elaborato ha come scopo quello di valutare la potenziale valorizzazione dell'OMW quale prodotto di scarto nella filiera produttiva dell'olio di oliva, finalizzata all'ottenimento di composti polifenolici ad elevato potere antiossidante, ipotizzando quale tecnica estrattiva, l'utilizzo degli ultrasuoni (una tecnica non convenzionale). È stato quindi dapprima esaminato lo stato dell'arte relativo alla potenziale valorizzazione delle acque reflue di frantoio in termini di estrazione di composti ad alto valore aggiunto (capitolo 1). La composizione dell'OMW è stata descritta dettagliatamente nel corso dell'introduzione. Un accenno particolare è stato posto su quelle sostanze potenzialmente recuperabili per via estrattiva e successivamente ri-utilizzabili in diversi settori (alimentare, farmaceutico e chimico) tra le quali è stato possibile individuare i polifenoli (capitolo 2), i surfactanti (capitolo 3), i coloranti (capitolo 4) e i triterpenoidi (capitolo 5).Ogni classe di composto elencata è stata descritta dettagliatamente nel corso dell'introduzione, sia in termini qualitativi, che quantitativi per quanto concerne la loro presenza nell'OMW evidenziandone il loro relativo potenziale di valorizzazione in seguito ad estrazione della matrice stessa. È quindi stata ipotizzata la valorizzazione di questa matrice di scarto in modo più sostenibile sostituendo le comuni tecniche estrattive con una procedura basata sull'applicazione degli ultrasuoni (scopo della tesi). In particolare, nel capitolo 6 è stata descritta in modo generale la teoria dell'estrazione assistita da ultrasuoni al fine di comprenderne sia il funzionamento che i possibili vantaggi nell'applicazione di questa tecnologia alle acque reflue di frantoio. Basandosi sui dati riportati in letteratura, è poi stato possibile affermare come tra i vari prodotti ad alto valore aggiunto presenti nell'OMW, in modo particolare i composti polifenolici, possano essere estratti in maniera efficiente e selettiva mediante un'estrazione solida-liquida assistita da ultrasuoni. La qualità e la quantità degli estratti riportata in letteratura è infatti risultata superiore qualora l'estrazione di polifenoli venisse eseguita in ultrasuoni (capitolo 7), la resa si è rivelata più alta del 67% (in rese TPC) rispetto ai metodi estrattivi convenzionali come l'estrazione in fase solida (SPE) e estrazione liquido-liquido (LLE). Pertanto, è stato possibile concludere come le acque reflue di frantoio possono rappresentare una matrice da cui ricavare prodotti ad alto valore aggiunto quali polifenoli, in un'ottica sempre più sostenibile e circolare dei processi produttivi qualora l'estrazione vengano eseguite in ultrasuoni.