Presso il Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell’Università di Pisa, sono state effettuate le analisi quali-quantitative dei campioni di fiori cartamo.
L’analisi degli estratti effettuata con HPLC e rivelatore UV visibile ci ha permesso di individuare i composti che permettono di dare un valore aggiunto alla coltivazione di
Carthamus tinctorius. I fiori di cartamo, infatti, rappresentano un importante coprodotto
dal quale possono essere estratti i composti coloranti ricercati in questo studio. In figura 4.5 vediamo come i diversi composti hanno avuto differenti assorbanze
Figura 4.5 Cromatogrammi dell’estratto di cartamo ottenuti dall’analisi con HPLC a diverse
lunghezze d’onda
I dati ottenuti hanno evidenziato come siano differenti le concentrazioni di sostanze coloranti tra le due epoche di semina. In figura 4.6 possiamo notare come la semina primaverile abbia avuto un’influenza negativa sul quantitativo di cartamina. Si è visto infatti che la quantità del colorante rosso, tra la prima e la seconda epoca di semina, è diminuita del 40%. Le piante seminate in aprile, hanno avuto in ciclo molto breve e probabilmente questo ha influito sulla produzione del composto colorante.
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Figura 4.6. Confronto tra le 6 varietà di cartamo per il contenuto in cartamina
Per la varietà Boemondo e per la varietà Roberto, questa differenza è stata decisamente significativa. Le varietà Pieve, Belisario e Montola 2000 non hanno risentito particolarmente dell’epoca di semina, mentre l’unica ad avere un incremento di cartamina nella seconda epoca di semina è stata la varietà Benno.
Inoltre la cartamina è risultata essere presente nei petali in quantità inferiori rispetto alle percentuali riportate in bibliografia, che riportano dallo 0,2 allo 0,6% di questo colorante rosso (Cardon, 2007).
In figura 4.7 possiamo vedere il cromatogramma della cartamina risultante dall’analisi con HPLC. La cartamina, alle nostre condizioni di analisi, ha avuto un tempo di ritenzione di circa 23 minuti ed è risultato avere la massima assorbanza a 520 nm.
92 I dati quantitativi della cartamina presente nei fiori delle varietà oggetto di studio, evidenziano che le specie coltivate principalmente per l’olio sono state selezionate nel tempo per questo carattere e non per le qualità dei petali. Varietà ornamentali coltivate in prove sperimentali presso il Centro di Ricerche Agro-ambientali “E. Avanzi” dell’Università di Pisa presentano un maggior numero di petali ed un contenuto in cartamina superiore, ma una resa in seme e quindi in olio minore. Ulteriori studi potrebbero portare a prediligere entrambi i caratteri per ottenere un prodotto di qualità ed un coprodotto in quantità sufficienti per essere valorizzato.
Utilizzando lo standard carthamus red (Apin Chemicals LTD) è stato inoltre possibile creare una retta di taratura che ci consentisse di quantificare il composto contenuto nei fiori (tab. 4.17)
Tabella 4.17. Percentuale di cartamina presente nei
fiori di cartamo delle 6 varietà.
varietà 1° epoca 2° epoca
Pieve 0,176 0,173 Boemondo 0,330 0,250 Belisario 0,167 0,176 Benno 0,240 0,239 Roberto 0,228 0,165 M ontola 2000 0,147 0,116 % di cartamina p/p
Le analisi di laboratorio hanno confermato la presenza di composti appartenenti alla classe dei flavonoidi come alcuni glucosidi dell’apigenina e del canferolo.
Anche per questi composti si è riscontrata una minor quantità per le piante a semina primaverile (fig.4.8) con una diminuizione di apigenina del 29% e del canferolo del 16% tra la prima e la seconda epoca di semina. La varietà Boemondo è risultata particolarmente ricca in apigenina e canferolo nelle piante seminate in apoca autunnale ed ha quindi evidenziato una notevole differenza per entrambi i composti che nella seconda epoca decrescono notevolmente. Per le altre varietà il divario non è così netto. Va inoltre sottolineato che il rapporto tra i due principali flavonoidi rimane costante per tutte le varietà e nelle due epoche.
93 Sono stati inoltre individuati altri composti coloranti presenti nell’estratto e denominati in bibliografia come:
safflower yellow A safflower yellow B safflomin C
safflomin C*
Questi chinocalconi, tipici di Carthamus tinctorius, permettono di ottenre una colorazione gialla, essendo essi dei flavonoidi, ed insieme ad essi si ritrovano nei fiori in quantità che vanno dal 25 al 36% (Cardon, 2007).
In figura 4.9 vengono riportati i dati relativi alle aree rilevate con HPLC per i chinocalconi e si può notare come ci sia una predominanza di safflower yellow A e safflower yellow B rispetto a safflomin C e isomeri. Le variazione tra le due epoche nel caso dei coloranti gialli da chinocalconi, sono differenti rispetto alla cartamina ed ai due principali flavonoidi in quanto la loro riduzione è minore e più disomogenea. Tra l’epoca di semina autunnale e quella primaverile, abbiamo, considerando l’insieme delle varietà, una diminuzione di safflower yellow A del 7%, safflower yellow B dello 0,7%, safflomin C del 22% e safflomin C*del 24%. E’ da sottolineare però che questa diminuzione non si è riscontrata per tutte le varietà in quanto le varietà Pieve e Belisario hanno evidenziato un aumento dei chinocalconi contenuti soprattutto per safflower yellow A e safflower yellow B. La varietà Benno riporta i valori maggiori per tutti e quattro i composti in esame, sia per la prima che per la seconda epoca di semina.
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Figura 4.8. Confronto tra le 6 varietà di cartamo per il contenuto nei principali flavonoidi contenuti (apigenina e canferolo)
Figura 4.9. Confronto tra le 6 varietà di cartamo per il contenuto nei principali chinocalconi safflower yellow A, safflower yellow B, safflomin C e safflomin C*
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5. CONCLUSIONI
Carthamus tinctorius L., fin dall’antichità, è stato utilizzato per il suo olio, per le sue
proprietà medicinali, per l’estratto che se ne ricava dai fiori come tintura e per altri molteplici usi. Partendo dal concetto che il primo step di “bioraffineria” avviene nella pianta per la sua naturale capacità di sintetizzare una vasta gamma di molecole ad elevato valore aggiunto, il cartamo, data la sua spiccata multifunzionalità, può essere considerato a pieno titolo una materia prima idonea per lo sviluppo di una bioraffineria di qualità. Con questa nuova visione, che prevede che ogni parte della pianta sia potenzialmente utilizzabile, l’intera filiera agroindustriale, sia in termini economici che ambientali, cresce parallelamente al concetto di sostenibilità.
In questo lavoro di tesi sono stati presi in considerazione i prodotti ed i coprodotti di questa versatile coltura che potrebbe inserirsi nel contesto della produzione agricola toscana. Questo studio ha consentito di evidenziare come le diverse varietà di cartamo abbiamo presentato un buon adattamento alle condizioni pedoclimatiche della pianura pisana, dove, grazie alla presenza di terreni profondi e freschi, è stato possibile condurre la coltivazione del cartamo sia a ciclo autunnale che a ciclo primaverile-estivo, senza l’ausilio dell’irrigazione. La scelta di una sperimentazione pianificata in due epoche di semina (autunnale e primaverile) e la possibilità di confrontare sei differenti varietà ha permesso di verificare la diversa risposta della coltura di cartamo ai fattori pedo-climatici della zona.
Le rese in seme hanno raggiunto punte di 1,7 Mg ha-1, in linea con quanto precedentemente osservato nella sperimentazione condotta negli anni ’80 nell’ambito del progetto Cartamo-Oleaginose del Ministero dell’Agricoltura.
Le diverse varietà hanno mostrato per le due epoche di semina, una risposta differenziata sia in termini di resa che nei suoi componenti che, infine nella resa in olio e nella sua composizione acidica.
Partendo da quest’ultimo aspetto possiamo individuare tre gruppi di cultivar: - varietà ad alto linoleico (75-83%) quali Pieve, Boemondo, Belisario; - varietà ad alto oleico (74%) quale Montola 2000;
- varietà con un contenuto intermedio di acido linoleico (60-70%) e oleico (20-30%) quali Benno e Roberto.
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Per quanto riguarda le caratteristiche biometriche e produttive possiamo individuare tre principali gruppi:
- Pieve e Boemondo: queste varietà si sono distinte per l’alto numero di capolini a pianta, per l’elevato numero di semi per capolino e, di conseguenza, per una significativamente più elevata resa di semi a pianta. Queste varietà hanno, inoltre, presentato un elevato indice di raccolta e la più elevata resa per ettaro. Aspetti da migliorare ulteriormente in queste cultivar sono risultati il rapporto guscio/mandorla, con una presenza di mandorla rispetto al guscio più bassa di altre cultivar, e una resa in olio più contenuta, anche come conseguenza della maggiore presenza di tegumento sul peso complessivo dell’achenio.
- Belisario, Benno e Roberto: queste varietà hanno presentato una resa a pianta non significativamente diversa tra loro e mediamente più bassa rispetto alle altre varietà. Probabilmente a causa delle abbondanti piogge per le piante seminate in autunno e del ciclo molto breve per le piante seminate in primavera, non sono riuscite ad esplicare a pieno le loro potenzialità produttive.
- Montola 2000 ha dimostrato di avere la più alta percentuale di mandorla rispetto al guscio, un buon numero di capolini a pianta, un buon peso dei 1000 semi ed una resa intermedia tra le più produttive e quelle meno produttive.
Dalle analisi effettuate sull’estratto ricavato dai fiori per la determinazione, in HPLC, del contenuto dei principali composti coloranti, è stato possibile discriminare le varietà anche sulla resa in cartamina. Tra tutte, Boemondo e Benno si sono distinte per il contenuto maggiore di questo composto, rispettivamente con valori di 0,33% e 0,24% per la prima epoca e 0,25% e 0,24% per la seconda epoca. Le altre varietà hanno presentato valori compresi tra 0,12% e 0,23%.
La correlazione positiva tra l’asportazione del fiore e la resa in seme potrebbe essere sviluppata in ulteriori ricerche, atte a individuare varietà caratterizzate da una buona resa in olio congiuntamente ad una buona resa in fiori e composti coloranti. Questo potrebbe offrire interessanti opportunità in termini di valorizzazione di questi importanti coprodotti.
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