Opuntia ficus-indica (L.) Mill. (also known as prickly pear) belonging to the Cactaceae family and originating from Mexico is currently widespread in Southern Italy. The prickly pear produces a fleshy fruit, covered with spines and containing numerous seeds; it is highly appreciated for nutraceutical properties [1] (as a source of vitamins, minerals, fibers, amino acids, fatty acids, phytosterols, flavonoids, polyphenols), antioxidants and natural colorant due to the presence of betalains (betacyanins and betaxanthines) [2]. The aim of this thesis is the valorization of not marketable fruits and by-products of prickly pear juices’ production (seeds and peel) using conventional techniques and innovative technologies to extract substances that can be used in nutraceutical, pharmaceutical and cosmetic fields. The matrices used are the following: seeds, seeds flour (particles smaller than 0.3 mm and greater than 0.3 mm), pellets, dried and pulverized peels and peels flour and juices. Dried seeds and peels are submitted to a conventional extraction under reflux using n-hexane or methyltetrahydrofuran for the isolation of the oil, rich in linoleic, oleic and palmitic acid, phytosterols (-sitosterol) and α-tocopherol in case of the peels (GC-MS analysis). Peels, seeds and the panel produced by pulp pressing, after pretreatment in ultrasonic bath (200W, 40 kHz) are extracted in water (biomass-water ratio 1:20) under microwave irradiation (SynthWAVE, Milestone srl) at different temperatures (70°C, 100°C, 125°C and 150°C) for 30 minutes. Furthermore, the juice obtained in laboratory by pressing the fruit was compared with two industrial juices, one pasteurized and one sterilized at high pressure (HPP). The fresh juice is dried by freeze-drying and spry-dryer process obtaining a nice powder with long term shelf-life. Freeze-dried juices and extracts are characterized by the Folin-Ciocalteau method and the ABTS assay to quantify the total polyphenol content and antioxidant power, respectively. In addition, the betalains content and their stability over time were monitored by spectrophotometric method, also evaluating accelerated degradation conditions (45°C and aW: 0.74). The qualitative composition of the products was monitored by LC-MS analysis. REFERENCES 1. Silva, M.A.; Albuquerque, T.G.; Pereira, P.; Ramalho, R.; Vicente, F.; Oliveira, M.B.P.P.; Costa, H.S. Opuntia ficus-indica (L.) Mill.: A Multi-Benefit Potential to Be Exploited. Molecules. 2021, 26, 951. 2. Sanjay P. Chauhan; N. R. Sheth; I. S. Rathod; B. N. Suhagia; Rajnikant B. Maradia. “Analysis of betalains from fruits of Opuntia species.” Phytochemistry Reviews, Fundamentals and Perspectives of Natural Products Research. 2013. 12. 35-45.
Opuntia ficus-indica (L.) Mill. è una pianta appartenente alla famiglia delle Cactaceae, originaria del Messico e molto diffusa anche nel Sud Italia. Il fico d’India produce un frutto carnoso, coperto di spine e contenente numerosi semi; è molto apprezzato per le proprietà nutraceutiche [1] (come fonte di vitamine, minerali, fibre, amminoacidi, acidi grassi, fitosteroli, flavonoidi, polifenoli), antiossidanti e coloranti naturali dovute alla presenza delle betalaine (betacianine e betaxantine) [2]. Scopo di questa tesi di ricerca è la valorizzazione dei frutti non idonei alla commercializzazione e dei sottoprodotti della filiera del succo di fico d’India, ovvero semi e buccia, utilizzando tecniche convenzionali e tecnologie innovative per estrarre sostanze da poter utilizzare in campo nutraceutico, farmaceutico e cosmetico. Sono state trattate le seguenti matrici: semi, due farine di semi (una composta da polveri con dimensioni minori di 0,3 mm e una con dimensioni maggiori di 0,3 mm), pellets, bucce essiccate e polverizzate, farina di scorze e succhi. Dai semi e dalle bucce, essiccati e sottoposti ad un processo di estrazione convenzionale scaldando a ricadere con n-esano o metiltetraidrofurano si ricava l’olio ricco di acido linoleico, oleico e palmitico, oltre che fitosteroli (-sitosterolo) e nel caso delle bucce anche da α-tocoferolo (analisi al GC-MS). Le bucce, i semi ed il pannello derivante dalla spremitura della polpa, dopo pretrattamento in bagno ad ultrasuoni (200W, 40 kHz) sono estratti in acqua (rapporto biomassa-acqua 1:20) mediante irraggiamento in microonde (SynthWAVE, Milestone srl) a diverse temperature (70°C, 100°C, 125°C e 150°C) per 30 minuti. Infine, il succo ottenuto in laboratorio mediante pressatura del frutto è stato confrontato con due succhi prodotti industrialmente, uno dei quali sterilizzato ad alta pressione (HPP). Il succo fresco è stato essiccato mediante liofilizzazione oppure spray-drying ottenendo una polvere di lunga conservazione. I succhi e gli estratti liofilizzati sono stati analizzati con il saggio di Folin-Ciocalteau e ABTS per quantificare rispettivamente il contenuto di polifenoli totali ed il potere antiossidante. In aggiunta, il contenuto di betalaine e la loro stabilità nel tempo sono stati monitorati tramite metodo spettrofotometrico valutando anche condizioni di degradazione accelerate (45°C e aW: 0,74). La composizione dei prodotti è stata valutata tramite analisi LC-MS. BIBLIOGRAFIA 1. Silva, M.A.; Albuquerque, T.G.; Pereira, P.; Ramalho, R.; Vicente, F.; Oliveira, M.B.P.P.; Costa, H.S. Opuntia ficus-indica (L.) Mill.: A Multi-Benefit Potential to Be Exploited. Molecules. 2021, 26, 951. 2. Sanjay P. Chauhan; N. R. Sheth; I. S. Rathod; B. N. Suhagia; Rajnikant B. Maradia. “Analysis of betalains from fruits of Opuntia species.” Phytochemistry Reviews, Fundamentals and Perspectives of Natural Products Research. 2013. 12. 35-45.
Valorizzazione del frutto e dei sottoprodotti di Opuntia ficus-indica L. Mill.
MUSSO, STEFANIA
2020/2021
Abstract
Opuntia ficus-indica (L.) Mill. è una pianta appartenente alla famiglia delle Cactaceae, originaria del Messico e molto diffusa anche nel Sud Italia. Il fico d’India produce un frutto carnoso, coperto di spine e contenente numerosi semi; è molto apprezzato per le proprietà nutraceutiche [1] (come fonte di vitamine, minerali, fibre, amminoacidi, acidi grassi, fitosteroli, flavonoidi, polifenoli), antiossidanti e coloranti naturali dovute alla presenza delle betalaine (betacianine e betaxantine) [2]. Scopo di questa tesi di ricerca è la valorizzazione dei frutti non idonei alla commercializzazione e dei sottoprodotti della filiera del succo di fico d’India, ovvero semi e buccia, utilizzando tecniche convenzionali e tecnologie innovative per estrarre sostanze da poter utilizzare in campo nutraceutico, farmaceutico e cosmetico. Sono state trattate le seguenti matrici: semi, due farine di semi (una composta da polveri con dimensioni minori di 0,3 mm e una con dimensioni maggiori di 0,3 mm), pellets, bucce essiccate e polverizzate, farina di scorze e succhi. Dai semi e dalle bucce, essiccati e sottoposti ad un processo di estrazione convenzionale scaldando a ricadere con n-esano o metiltetraidrofurano si ricava l’olio ricco di acido linoleico, oleico e palmitico, oltre che fitosteroli (-sitosterolo) e nel caso delle bucce anche da α-tocoferolo (analisi al GC-MS). Le bucce, i semi ed il pannello derivante dalla spremitura della polpa, dopo pretrattamento in bagno ad ultrasuoni (200W, 40 kHz) sono estratti in acqua (rapporto biomassa-acqua 1:20) mediante irraggiamento in microonde (SynthWAVE, Milestone srl) a diverse temperature (70°C, 100°C, 125°C e 150°C) per 30 minuti. Infine, il succo ottenuto in laboratorio mediante pressatura del frutto è stato confrontato con due succhi prodotti industrialmente, uno dei quali sterilizzato ad alta pressione (HPP). Il succo fresco è stato essiccato mediante liofilizzazione oppure spray-drying ottenendo una polvere di lunga conservazione. I succhi e gli estratti liofilizzati sono stati analizzati con il saggio di Folin-Ciocalteau e ABTS per quantificare rispettivamente il contenuto di polifenoli totali ed il potere antiossidante. In aggiunta, il contenuto di betalaine e la loro stabilità nel tempo sono stati monitorati tramite metodo spettrofotometrico valutando anche condizioni di degradazione accelerate (45°C e aW: 0,74). La composizione dei prodotti è stata valutata tramite analisi LC-MS. BIBLIOGRAFIA 1. Silva, M.A.; Albuquerque, T.G.; Pereira, P.; Ramalho, R.; Vicente, F.; Oliveira, M.B.P.P.; Costa, H.S. Opuntia ficus-indica (L.) Mill.: A Multi-Benefit Potential to Be Exploited. Molecules. 2021, 26, 951. 2. Sanjay P. Chauhan; N. R. Sheth; I. S. Rathod; B. N. Suhagia; Rajnikant B. Maradia. “Analysis of betalains from fruits of Opuntia species.” Phytochemistry Reviews, Fundamentals and Perspectives of Natural Products Research. 2013. 12. 35-45.| File | Dimensione | Formato | |
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