1.04.6 Composti fenolici e carotenoidi
I composti fenolici sono ampiamente distribuiti in frutta e verdura e, oltre al loro ruolo chiave nelle piante, sono anche considerati come protettori della salute umana. Infatti, ci sono prove che i fenolici esercitano effetti positivi nell’ipertensione, nelle malattie cardiovascolari e in altre malattie croniche, che sono specialmente associate alle loro proprietà antiossidanti (Pandey e Rizvi, 2009). Più specificamente, è stato dimostrato che una dieta arricchita in prodotti contenenti diverse classi di polifenoli (come acidi fenolici, flavonoli, proantocianidine, resveratrolo o antociani) può diminuire il rischio di mortalità prematura, le risposte infiammatorie, l’avanzamento dello stress ossidativo indotto dall’età e una varietà di malattie degenerative (Sanchez-Moreno et al., 2009).
La bioaccessibilità dei fenoli negli ingredienti è un punto primario che influenza le loro numerose bioattività (Carbonell-Capella et al., 2014). In questo senso, negli ultimi anni, HPP è diventato uno strumento importante per aumentare la bioaccessibilità di diversi composti bioattivi con valore economico per l’industria alimentare e nutraceutica (Zhou et al., 2019). In questa linea, l’HPP è migliore dei trattamenti termici sul mantenimento delle sostanze fenoliche, specialmente quelle termolabili. In base a ciò, diversi autori hanno coinciso nel fatto che l’HPP a temperature miti ha un impatto minimo sui livelli di antociani di diversi frutti e verdure (Barba et al., 2012; Barba et al., 2013), mentre i processi eseguiti a temperature più elevate sono responsabili di rendere gli antociani instabili (Gopal et al., 2017).
La polpa di pomodoro è un’importante fonte di antiossidanti, che possono essere recuperati mediante HPP. Un recente studio ha indagato gli effetti individuali e combinati della manipolazione dell’alta pressione e della polarità del solvente (miscela di solventi) sulla resa di estrazione, sui contenuti di licopene e flavonoidi da questo materiale alimentare (Briones-Labarca et al., 2019). I dati hanno indicato che le variabili selezionate (alta pressione e miscela di solventi) hanno influenzato in modo significativo i parametri target. Nelle condizioni ottimali (estrazione a 450 MPa e proporzione di esano al 60% nella miscela di solventi) è stata ottenuta una resa massima dell’8,71% e contenuti di licopene e flavonoidi di 2,01 mg QE/100 g FW e 21,52 mg QE/g FW, rispettivamente. Inoltre, gli autori hanno concluso che, in generale, l’HPP migliora l’estraibilità della capacità antiossidante (DPPH e FRAP), dei flavonoidi e dei polifenoli totali rispetto all’estrazione convenzionale, catalogandola come una tecnica efficace.
Similmente, i risultati di Suwal et al. (2019) hanno suggerito che l’HPP migliora l’accessibilità degli enzimi (cellulasi ed emicellulasi) per modificare l’integrità strutturale delle cellule delle alghe, facilitando l’estrazione dei polifenoli intracellulari. L’applicazione dell’HPP sui frutti di palma da olio ha aumentato significativamente sia il contenuto di fenoli totali che di flavonoidi delle frazioni fenoliche libere, esterificate e legate all’insolubile. In particolare, il trattamento a pressione ha migliorato notevolmente le attività antiossidanti, l’inibizione delle specie intracellulari reattive all’ossigeno e gli effetti citoprotettivi delle tre frazioni fenoliche (Zhou et al., 2019).
Negli ultimi anni, i sottoprodotti dell’uva sono stati oggetto di diversi studi in quanto contengono quantità significative di composti bioattivi, quindi sono stati valutati anche gli effetti dell’HPP sull’estrazione di polifenoli da questa fonte (Corrales et al., 2008, 2009). Questi risultati indicano un aumento significativo dei recuperi di antociani totali e individuali dopo HPP rispetto ad altri metodi di estrazione comuni potenzialmente inquinanti.
Il trattamento HPP è stato utilizzato anche per ottenere quattro catechine principali (epicatechina gallato, epigallocatechina, epigallocatechina gallato, epicatechina) e acido gallico da un importante materiale con composti antiossidanti, il tè verde. In particolare, è stata effettuata una valutazione comparativa impiegando estrazioni acquose con solvente organico e HPP a pressioni nell’intervallo di 100-600 MPa. I risultati hanno indicato che i recuperi di queste molecole funzionali con HPP a 400 MPa e solo 15 min erano simili a quelli ottenuti con solvente organico di 2 h di tempo di estrazione (Jun et al., 2010). Ciò significa che non solo sono state ottenute estrazioni più elevate utilizzando HPP, ma anche tempi di lavorazione sostanzialmente inferiori, come già suggerito da Shouqin et al. (2005). Questi autori hanno eseguito l’estrazione ad alta pressione di flavonoidi (500 MPa, temperatura ambiente) dalla propoli in solo 1 min.
Per quanto riguarda il recupero dei carotenoidi, Patras et al. (2009) hanno studiato l’impatto della pressione sull’estrazione di questo ingrediente dalla purea di carote. Dopo aver applicato pressioni di 600 MPa per 15 minuti, gli autori hanno rilevato un aumento significativo dei carotenoidi totali. Allo stesso modo, le puree di pomodoro sottoposte a trattamenti HPP hanno portato a maggiori rese di licopene, come riportato Krebbers et al. (2003) che hanno apprezzato un colore migliorato rispetto al 40% di perdite di licopene dopo la sterilizzazione convenzionale, e Qiu et al. (2006) che rilevano la più alta stabilità di licopene con 500 MPa. Allo stesso modo, anche le fette di papaya sono state utilizzate come materia prima per ottenere carotenoidi e l’HPP ha dimostrato di essere una tecnica adatta per aumentarne il contenuto (De Ancos et al., 2007).
Ci sono altri autori che hanno valutato la capacità dell’HPP di migliorare l’estrazione dei carotenoidi nelle bevande a base di frutta e verdura, mostrando risultati promettenti (Barba et al, 2015).
HPP ha dimostrato di recuperare diversi composti bioattivi da materiali vegetali e residui di frutta, il che può essere un approccio interessante per quanto riguarda l’economia circolare o anche la minimizzazione dei rifiuti alimentari e la valorizzazione degli alimenti tradizionali. Ad esempio, i composti fenolici totali e i flavonoidi sono stati estratti dal crespino coreano e dal deodeok (Qadir et al. 2009; He et al. 2011), dai semi di papaia (Briones-Labarca et al. 2015) e dalle bucce degli agrumi (Casquete et al. 2014, Casquete et al. 2015; M’hiri et al. 2014). Licopene e carotenoidi sono stati estratti da scarti di pomodoro (Jun, 2006, Xi, 2006; Strati et al. 2015), pectina da bucce di arancia (Guo et al., 2012) e pomelo da miele (Guo et al., 2014), mangiferina e lupeolo da bucce di mango (Ruiz-Montañez et al., 2014), ginsenosidi da ginseng (Shouqin et al. 2007; Lee et al, 2011), salidroside dalle catechine della rodiola e caffeina dal tè verde (Xi et al., 2011), deoxyschisandrin e y-schisandrin dalle bacche di Magnolia (Liu et al., 2009) e podofillotossina e 4′-demethylpodophyllotoxin dall’hance (Zhu et al., 2014). In generale, l’estrazione ad alta pressione aumenta la resa di estrazione rispetto ai metodi termici tradizionali. Le condizioni ottimali sono state riviste e discusse da Alexander et al., (2007) ma dipendono principalmente dal composto target da estrarre e dal materiale vegetale utilizzato per le estrazioni. Questi estratti possono essere aggiunti ad altri prodotti alimentari per migliorarne l’attività biologica.