Tesi di Dottorato

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Un approccio innovativo di spettrometria di massa per il recupero di nutraceutici ad alto valore antiossidante da piante, sviluppo di nuovi alimenti funzionali, qualità e sicurezza agroalimentare.
(2011-10-26) Romano, Elvira; Bartolino, Roberto; Gabriele, Bartolo; Sindona, Giovanni
Influenza dei processi tecnologici sul contenuto di composti bioattivi, bioaccessibilità e attività antiossidante di peperoncini (Capsicum)
(2013-11-28) Pugliese, Alessandro; Bartolino, Roberto; Garofalo, Antonio; Menichini, Francesco; Loizzo, Monica Rosa
Il peperoncino (Capsicum) è da tempo riconosciuto come un’eccellente fonte di composti fitochimici bioattivi quali i carotenoidi, i polifenoli e i capsaicinoidi, noti per esercitare vari effetti biologici positivi e di svolgere un ruolo importante nella prevenzione di molte malattie croniche. Inoltre, composizione e concentrazione dei principi attivi possono essere influenzata dai metodi di processazione e di conservazione. La relazione tra il contenuto in fitocomposti e il loro assorbimento è molto importante, giacché questi prodotti sono valutati in funzione del loro contributo alla dieta umana. Col termine bioaccessibilità si descrive il potenziale di una sostanza a essere assorbita, tuttavia, vi sono pochissime informazioni in letteratura riguardanti la biodisponibilità delle molecole presenti nei peperoncini. Gli attuali metodi per stimare la biodisponibilità includono studi sia a breve sia a lungo termine, in esseri umani e in modelli animali. Tuttavia, questi studi in vivo hanno un certo numero di limitazioni, come il costo elevato, il limitato numero di soggetti che possono essere sottoposti a studio e la difficoltà nell’interpretazione dei dati, vista l'influenza di fattori ospite-correlati quali lo stato di salute dell'intestino, lo stato nutrizionale e il genotipo del soggetto sottoposto a esame. L'uso di metodi in vitro fornisce un'alternativa agli studi umani e animali ed è un modello maggiormente riproducibile. Il primo obiettivo del presente lavoro di tesi è stato quello di valutare l'effetto dei diversi metodi di processazione (congelamento, cottura ed essiccazione) sul contenuto iniziale, sul contenuto micellare e sulla bioaccessibilità dei carotenoidi violaxantina, neoxantina, anteraxantina, luteina, capsantina, zeaxantina, β-criptoxantina e β-carotene. Peperoncini rossi, arancio e gialli hanno confermato di essere una buona fonte di carotenoidi, ma si è visto che il colore, molto più della specie, ne è indicativo del contenuto. I frutti gialli, infatti, sono molto ricchi di luteina, che è scarsamente presente, invece, nei peperoncini rossi, nei quali abbondano la capsantina, i carotenoidi con azione di pro-vitamina A (β-carotene e β-criptoxantina) e, in misura minore, la zeaxantina. Dopo digestione il contenuto di carotenoidi nelle micelle diminuisce notevolmente, particolarmente nei peperoncini essiccati al sole. E’ noto che il trasferimento dei carotenoidi nelle micelle è inversamente proporzionale all’idrofobicità del carotenoide. La lipofilia della β-carotene ha, infatti, influenzato negativamente la sua incorporazione nelle micelle, mentre capsantina, zeaxantina e luteina hanno mostrato una maggiore bioaccessibilità. Sono state riscontrate differenze nel contenuto e nella bioaccessibilità dei carotenoidi nei frutti sottoposti ai vari metodi di processazione. Generalmente la bollitura e il congelamento, diminuiscono il contenuto di carotenoidi. Nei frutti secchi, invece, la quantità di carotenoidi è stata generalmente superiore a quella riscontrato nei peperoncini freschi, bolliti e congelati. La quantità effettiva di carotenoidi incorporata nelle micelle è, però, un fattore predittivo più accurato del potenziale di assorbimento dei carotenoidi. Dallo studio si evince che la bioaccessibilità media di ogni carotenoide analizzato è aumentata dopo congelamento o bollitura, quindi, nonostante la diminuzione del contenuto dei carotenoidi dopo congelamento e cottura, il contenuto micellare non era significativamente più basso rispetto a quello dei peperoncini freschi e conseguentemente i valori di bioaccessibilità dei carotenoidi dei peperoncini processati sono risultati spesso simili o, più spesso, leggermente superiori a quelli non processati, equilibrando, in questo modo, la perdita di carotenoidi inizialmente provocata dalla processazione. Discorso diverso per i frutti essiccati, i quali, partendo da un contenuto nettamente più elevato nel frutto non digeritohanno evidenziato, nonostante la drastica diminuzione di carotenoidi dopo digestione, un ottimo contenuto micellare di pigmenti. Il secondo obiettivo della ricerca è stato quello di investigare la possibile influenza dei diversi processi tecnologici applicati ai peperoncini sulle proprietà antiossidanti e sul profilo fitochimico delle ventidue differenti varietà di peperoncino. Tramite i diversi approcci tecnologici adottati e grazie alle metodologie di studio applicate, è possibile concludere che i peperoncini secchi, seguiti da quelli freschi hanno il più altro contenuto di capsaicinoidi, polifenoli, flavonoidi e carotenoidi, dimostrando che le operazioni di congelamento e cottura influiscono negativamente sul contenuto di questi principi attivi. Dalla valutazione dell’attività antiossidante effettuata non sembra però esserci una diretta correlazione tra l’abilità antiossidante e la quantità di fitocomposti contenuti nei peperoncini. Le singole classi di composti sono debolmente associate con la capacità antiossidante rivelata, suggerendo che l'espressione dell'attività antiossidante degli estratti di peperoncino potrebbe essere piuttosto una conseguenza del sinergismo tra vari composti fenolici, o altre molecole qui non quantificate, e non semplicemente attribuibile a composti di una specifica classe chimica. Concludendo, è possibile affermare che i frutti di peperoncino, siano essi appartenenti a diverse specie o cultivar, sono un’ottima fonte carotenoidi, polifenoli e capsaicinoidi sia se assunti freschi sia dopo processazione, che comunque ne limita in una certa misura il contenuto
Synthesis of innovative material for food packaging
(2013-06-30) Carchedi, Marisa; Bartolino, Roberto; Gabriele, Bartalo; Fazio, Alessia; Sindona, Giovanni
Lo scopo del presente lavoro di tesi è la sintesi di materiali polimerici innovativi funzionalizzati con una porzione antiossidante legata alla catena laterale da utilizzare nella conservazione dei cibi, in particolar modo per prolungare la “shelf life” dei cibi della IV gamma cui appartengono frutta e verdura già lavata e tagliata, pronta all’uso. Generalmente questo genere di alimenti deperisce velocemente e ha una durata limitata a pochi giorni. L’ossidazione è una delle più importanti reazioni di degradazione dei cibi e poichè ne riduce la “shelf-life”, ne limita anche la conservazione con conseguente diminuzione delle vendite. L’active packaging prolunga la “shelf-life” dei cibi e allo stesso tempo ne migliora la sicurezza e le proprietà organolettiche. L’idea innovativa rispetto alle tecniche tradizionali è la preparazione di film bioattivi in cui la molecola antiossidante non è adsorbita sulla superficie del film con procedure di spraying, immersione o rivestimento, ma è legata covalentemente, tramite un linker, alla matrice polimerica. In questo studio è stata evidenziata la sintesi di un PET modificato innovato che reca una catena laterale funzionalizzata con una molecola antiossidante quale il ter-butilidrochinone (TBHQ) o l’idrossitirosolo (Tyr-OH). L’attività antiossidante dei monomeri di PET modificato funzionalizzati con il TBHQ e il Tyr-OH è stata testata tramite test del DPPH che ha confermato l’elevata capacità scavenger dei monomeri stessi. Un altro obiettivo del lavoro di ricerca è stata la caratterizzazione tramite spettrometria di massa di polimeri e copolimeri funzionalizzati. Questo studio è stato svolto in collaborazione con l’Università di Akron, Ohio, USA. Lo scopo del lavoro è stato sviluppare un protocollo di analisi di spettrometria di massa che fornisce informazioni riguardo la composizione dei poliesteri copolimeri, dei gruppi terminali, delle sequenze e della loro architettura. Più nello specifico, l’oggetto dello studio è stato il confronto tra il copolimero lineare poli(caprolattone)-poli(etilene glicole) (PCL-PEG) e l’omopolimero poli(caprolattone). Inoltre è stato condotto uno studio sull’energia di collisione necessaria alla frammentazione per il copolimero PCL-PEG, e gli omopolimeri PCL e PEG. Questo studio è stato condotto utilizzando spettrometri di massa MALDI Q/ToF e MALDI ToF/ToF/.Essendo questi polimeri ampiamente usati in moltissimi campi e per differenti applicazioni, in particolare applicazioni in campo biologico, è stato condotto uno studio di degradazione in mezzo acquoso per capire come e con quale velocità questi polimeri degradano e frammentano in presenza di acqua. Per effettuare questo studio i “frammenti” provenienti dalla degradazione sono stati separati per cromatografia liquida attraverso l’uso di uno strumento UPLC la cui uscita è accoppiata ad uno spettrometro di massa per poter facilmente individuare ed assegnare i vari frammenti.
Sintesi di biomateriali a base di cellulosa derivatizzata
(2008-10-07) Bloise, Ermelinda; Muzzalupo, Rita; Gabriele, Bartolo

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