UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PISA
DIPARTIMENTO DI SCIENZE AGRARIE, ALIMENTARI E AGRO-AMBIENTALI
Corso di Laurea Magistrale in Biosicurezza e Qualità degli Alimenti
TESI DI LAUREA
Composizione in antiossidanti nei semi di lino (Linum usitatissimun Bethune e Solal)
a due stadi di maturazione.
Candidato Relatore:
Ruiz carvajal july Paola Ch.ma Prof.ssa Annamaria RANIERI Correlatore:
Ch.mo Prof. Andrea SERRA
INDICE GENERALE
1 INTRODUZIONE...1
1.1 lino...3
1.1.1 Cenni storici...4
1.1.2 Caratteristiche botaniche...7
1.1.3 Aspetti agronomici e tecnologici della lino-coltura...9
Trattamento del lino da fibra...10
Trattamento del lino da olio...12
1.2 Composizione semi di lino...14
1.2.1 Polifenoli...15 Lignani...17 Stilbeni...20 Acidi fenolici...20 Flavonoidi...21 Antocianine...22 Flavanoli...23 Flavanoni...23 Flavoni...24
Flavonoli...24
Isoflavoni...24
1.2.2 Azione antiossidante dei polifenoli...26
1.2.3 Biodisponibilità dei polifenoli...27
1.2.4 Gli acidi grassi nei semi di lino...29
Acidi grassi saturi...29
Acidi grassi insaturi...30
Monoinsaturi...30
Polinsaturi...31
omega (ω)-6...31
omega (ω)-3...32
1.2.5 Carotenoidi...34
Biosintesi dei carotenoidi...36
La via del MEP...36
La via del MEV...37
Luteina...40
ß-carotene...41
1.2.6 Tocoferoli e Tocotrienoli...44
Meccanismo d'azione della vitamina E...45
1.3 Proprietà benefiche dei semi di lino...47
1.4 Come integrare i semi di lino nella dieta...50
1.5 Linum usitatissimun var Bethune...52
1.6 Linum usitatissimun var Solal...52
2 SCOPO DELLA TESI...53
3 MATERIALI E METODI...54
3.1 Estrazione dei composti fenolici totali...55
3.2 Dosaggio dei fenoli totali (Metodo di Folin-Ciocalteu)...57
3.3 Dosaggio dei flavonoidi totali...60
3.4 Determinazione dell’attività antiossidante …...62
mediante saggio ABTS 3.5 Determinazione di carotenoidi, tocoferoli e tocotrienoli...66
3.6 Analisi statistica...69
4 RISULTATI...70
4.1 Concentrazione dei composti fenolici...70
4.2 Concentrazione dei flavonoidi totali...72
4.4 Concentrazione di carotenoidi...75 4.5 Concentrazione di tocotrienoli...77 4.6 Concentrazione di tocoferoli...79 5 DISCUSSIONE...81 6 CONCLUSIONI...87 7 BIBLIOGRAFIA...89 8 INDICE FIGURE...99
9 SITI INTERNET CONSULTATI...105
1 INTRODUZIONE
Gli ultimi decenni sono stati caratterizzati da un notevole cambiamento dello stile di vita della popolazione, in particolare quello legato all’alimentazione. Il progressivo aumento del livello di benessere economico ha provocato un aumento del consumo di alimenti ricchi di acidi grassi polinsaturi (AGP) della serie ω-6 accompagnato da una netta riduzione nell’introito di grassi della serie ω-3. Il rapporto ottimale ω-6/ω-3 raccomandato dalla Società Italiana di Nutrizione Umana (SINU) attraverso i Livelli di Assunzione Giornalieri Raccomandati di Energia e Nutrienti per la popolazione italiana (LARN) è pari a 5:1, ben al di sotto di quello attualmente stimato nelle popolazioni occidentali che arriva ad essere >10 (Sales et al., 2008).
Agli acidi grassi essenziali ω-3, vengono attribuiti numerosi effetti benefici alla salute umana, ragion per cui negli ultimi anni la popolazione è stata sempre più indirizzate verso l'integrazione di questi composti nella dieta quotidiana. Come risulta da numerose ricerche, la fonte principale di ω-3 è il pesce (Nannicini., 2008), ecco perché è buona abitudine mangiare il pesce almeno 3 volte a settimana. Un'alternativa valida per l'assunzione di questi composti sono i semi di lino, fonte vegetale particolarmente nota per l'elevato
contenuto di acido α-linolenico, un acido grasso essenziale della serie ω-3 (Benelli.,2010)
I semi di lino contengono inoltre altre sostanze nutritive necessarie al corretto funzionamento dell'organismo umano come: vitamine, carotenoidi, polifenoli, lecitine, proteine, sali minerali, fibre dietetiche, solubili ed insolubili e magnesio.
Trenta, quaranta grammi al giorno di semi di lino apportano il 24% del fabbisogno giornaliero in fibre dell’organismo (Joiner-Bey., 2007).
1.1 Lino
CLASSE Dicotyledonae ORDINE Gruinales FAMIGLIA Linaceae GENERE Linum SPECIE usitatissimun1.1.1 Cenni storici
Linum usatatissimum era già nota all'epoca del Neolitico, tra il 3000
e 1000 a.C., quando gli uomini, da cacciatori divennero pastori. Fu inoltre ritrovato in tombe egizie dove dimostra che era utilizzato come abbigliamento e materiale di conservazione per fasciare le mummie.
Il lino era utilizzato in tempi molto remoti per le sue qualità tessili, nella regione compresa fra il Golfo Persico, il Mar Caspio ed il Mar Nero. Solo dopo diversi anni venne portato in Europa settentrionale dai Finni e dagli Indo-europei. I Fenici, abili mercanti e grandi navigatori, acquistavano lino in Egipto per poi venderlo in altre terre come Irlanda, Inghilterra e Bretagna. É stato proprio questo popolo a esportare e diffondere il lino in tutta l’Europa settentrionale. Nel periodo rinascimentale, si rafforza la presenza del lino, per un gusto più raffinato nell’uso quotidiano, per produrre lenzuola, camice e vestiti: usati specialmente dai grandi viaggiatori che lanciarono la moda cosiddetta “coloniale”. In Italia, durante il Medioevo, la fibra del lino, chiamata commercialmente “tiglio”, era molto diffusa, soprattutto nelle regioni centro-settentrionali.
Con l'impero romano, il lino venne ampiamente utilizzato oltre che per l'abbigliamento anche per la casa come materiale raffinato per produrre lenzuola e camicie. Fra il 1100 e 1300 d.C nacquero in Europa
settentrionale i primi grandi centri manifatturieri che solo tra la fine del 1800 e inizi del 1900, giunse i massimi produttivi.
La coltura in Italia è praticamente in stato di abbandono da almeno quarant’anni, dopo aver raggiunto la massima espansione negli anni 1850-1870, quando occupava una superficie di 45.000-50.000 ha, il lino andò progressivamente perdendo terreno. Già nel 1913 la superficie coltivata era scesa a 8.760 ha (Donà Dalle Rose, 1951) e a 4.000 ha nel 1932 (Donà Dalle Rose, 1943). L’affermazione di fibre naturali alternative al lino, e successivamente delle fibre sintetiche, fu alla base di questo declino, al quale dette un contributo decisivo anche l’arretratezza tecnica della nostra lino-coltura, che mancando di moderne strutture per la macerazione e la lavorazione, condotte per lo più a livello familiare, non seppe adeguarsi alle esigenze dell’industria, che richiedeva un prodotto di qualità, con caratteristiche specifiche uniformi. Un importante tentativo di rilancio della coltivazione del lino ebbe luogo tra le due guerre, a sostegno della politica autarchica del regime fascista, con l’obiettivo di affrancare l’Italia dalla dipendenza estera, che nel 1936 costava 100-120 milioni di lire di allora (Turlini, 1936).
Furono dati forti incentivi e varati numerosi programmi a livello nazionale fra industrie e agricoltori al fine di riprendere attivamente la coltivazione del lino con tecniche e mezzi migliorativi attraverso intensificazione dell'attività sperimentale genetica e agronomica.
I frutti di questi incentivi giunsero fra il 1935 e 1940 in cui la produzione di lino passo da 3.550 a 24.500 t, mentre la superficie coltivabile giunse a 15.000 t (Cremaschi et al 1996).
Dal 1953 al 1985 il consumo del lino ebbe un grande aumento, si parla infatti di un incremento del 590% in cui si passa da 2.717 a 13.600 tonnellate. Nel 1986 erano 100 gli ettari di terreno adibiti alla coltura di lino da fibra e 1.250 ettari per il lino da olio (Fiore, 1994). Nel 1994 la produzione italiana di tessuti di lino ammontava a 15.900 t, il 62% della produzione europea. (Maracchi G., 2007) Fino a qualche tempo fa, specialmente in Italia del Sud, era tradizione preparare un corredo di biancheria in lino da portare in dote per le figlie che si sposavano.
A livello europeo la superficie coltivata (media triennio 2000-2002) di lino è stata di circa 408.000 ha su un totale di 550.000 ha a livello mondiale. La produzione di fibra di lino, sempre a livello europeo, è stata per il triennio 2000-2002 di 302 t x103 (dati FAO) su un totale a livello mondiale
di 651 t x103. Attualmente i principali produttori di lino da fibra nell’Unione
1.1.2 Caratteristiche botaniche
Il lino comune (Linum usitatissimun L) è una pianta erbacea annua, dicotiledone e dialipetala, dotata di apparato radicale a fittone, esile e poco ramificato. Presenta fusto alto 40–110 cm , sottile e variamente ramificato che a maturazione sviluppa corteccia fibrosa. (Ramo editoriale degli agricoltori) Su ogni fusto si accrescono circa 80- 100foglie (Sorbi., 2007).
Le foglie, sessili, allungate, intere, glabre e raramente opposte, sono inserite sul fusto formando una spirale intorno ad esso.
I fiori, riuniti in infiorescenza sono formati da cinque petali e cinque sepali interi. Secondo la specie, possono essere di colore azzurro, violaceo o bianchi. Una volta che il fiore giunge a completa apertura, avviene la fecondazione ed i petali cadono nell'arco della giornata stessa. Il frutto è una capsula composta da cinque carpelli con dieci logge, ciascuna delle quali racchiude un piccolo seme dalla forma ovale, lucente, oleaginoso, di colore giallo – bruno o verdastro. (Ramo editoriale degli agricoltori).
Il genere Linum comprende circa 200 specie (20 italiane), sono presenti un po in tutto il mondo. La specie più nota è
Linum.usitatissimun. poiché largamente coltivata per uso industriale. (Ramo editoriale degli agricoltori ).
Il lino è molto apprezzato come materia prima sia per l'industria tessile che per l'industria olearia. La specie Linum usitatissimum L. comprende numerose cultivar, distinte in due grandi gruppi;
1) lino da fibra: comprende varietà dal lungo fusto, stelo elastico, fibre lunghe e duttili; caratterizzate da una ridotta infiorescenza, fiori piccoli azzurri oppure bianchi. Il seme dalle ridottissime dimensioni è tipicamente di colore marrone scuro.
Le cultivar appartenenti a questo gruppo, prediligono ambienti costieri, freschi a ridotte escursioni termiche.
2) Lino da Olio: comprende forme a taglia ridotta, dal portamento rigido, con steli corti e robusti. Il fusto si presenta tipicamente corto, e grosso. In questo gruppo rientrano quelle forme caratterizzate da infiorescenze molto sviluppate, fiori azzurri o violacei e dai semi grandi, bruni o tendenti al rossastro. Le cultivar appartenenti a questo gruppo prediligono ambienti caldi e assolati (www.agraria.org/coltivazionierbacee/lino.).
1.1.3 Aspetti agronomici e tecnologici della lino-coltura
I maggiori produttori a livello mondiale dei semi di lino sono; ll Canada, che si aggiudica il primo posto con una produzione di 0,42 milioni di tonnellate nel 2010 (FAO 2012) seguito dalla Cina, Stati uniti , India ed Etipia.
Il Canada fornisce da solo circa l'80% dei semi di lino a livello mondiale (Ankit et al., 2010)
In Europa la coltivazione del Lino è diretta prevalentemente verso il commercio tessile. La coltivazione del lino da fibra, si estende per 90.000ha, lungo la fascia costiera a partire da Caen fino ad Amsterdam (C.I.P.A LIN(FR), A.B.V (BE), C.V (NL)).
Il lino europeo è, dal punto di vista ecologico, ritenuta una coltura rispettosa dell'ambiente in quanto richiede pochi pesticidi, poca irrigazione, non necessita di defoglianti e partecipa all'assorbimento dell'anidride carbonica presente in atmosfera. (celc master of linen, 2012). Semina Crescita Fioritura Estirpazione Macerazione Avvolgimento Stigliatura Pettinatura Filatura Nobilitazione Tessitura Lavorazione Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre...
La semina viene fatta generalmente tra il 15 Marzo e il 15 Aprile. Segue la fase di crescita, che avviene in maniera veloce e dura circa 100 giorni (celc master of linen).
La germinazione può avvenire anche a temperature molto basse, intorno a 1-2 gradi centigradi, e le piantine formatesi resistono molto bene alle Trattamento del lino da fibra
gelate primaverili (Colombo et al., 2000). Verso inizio Giugno sboccia il fiore.
Tra Giugno e Luglio, i fusti di lino vengono defogliati per circa un terzo della loro lunghezza, estirpati e depositati sul terreno.
Il lino in campo subisce una naturale fase di trasformazione dovuta alla azione combinata del clima (pioggia e sole), e microrganismi naturalmente presenti nel suolo, che contribuiscono alla separazione della fibra dalla parte legnosa della pianta. Dopodiché, le fibre vengono separate dal legno. (www.masteroflilnen.com)
Altra tappa importante è la stigliatura, processo interamente meccanico, che permette la separazione della fibra in due distinte categorie; la fibra lunga, detta anche filaccio e la fibra corta (le stoppie).
L'80 percento della produzione europea del lino è esportata in Cina, generalmente dopo la stigliatura e le fasi successive di trattamento della fibra vengono fatte dalla manodopera locale, secondo procedimenti industriali diversi. (celc master of linen).
La raccolta del seme di lino può essere effettuata con mietitrebbiatrici da frumento opportunamente regolate.
Per evitare contaminazioni con sementi estranee è necessario effettuare una profonda pulizia della macchina prima della raccolta in campo.
La semente di lino per essere commercializzata deve avere purezza specifica del 99% (in peso), tenore massimo di semi di altre specie di 0,1%, facoltà germinativa minima del 92% (Bravi et al., 1997)
Trattamento del lino da olio
L'estrazione dell'olio di Lino, come tutti gli olio ottenuti dai semi, può seguire sia un processo di tipo chimico (estrazione chimica), oppure possono essere adottate tecniche più dolci e meno invasive (estrazione meccanica), che ne mantengono inalterate le caratteristiche proprie dei semi.
Nella estrazione attraverso sistemi tradizionali dell'olio, da semi oleaginosi, sono previsti trattamenti termici che determinano la formazione di acidi grassi nella forma trans, ritenuti dannosi alla salute umana e vengono impiegati solventi chimici (esano, benzene o toluene) per l'estrazione della fase lipidica. Di questi composto possono rimanere piccole tracce, che per legge vengono definite non tossiche se al di sotto di 0,012 parti per milione.
Durante il processo di estrazione per via chimica, si ha inoltre la perdita di alcuni composti ritenuti “buoni”, come avviene nella fase di degommazione, in cui si ha la perdita fosfolipidi e lipidi polari, o nella fase di deacidificazione e decolorazione in cui vengono persi composti come carotenoidi, clorofille e tocoferoli (www.organicoils.it/Tecnologie ).
L'estrazione dell'olio, dai semi di lino, può essere condotta per via meccanica, processo che sfrutta la forza fisica delle prese, per la estrazione della componente grassa dai semi.
Questo permette di ottenere un olio ricco in composti sensibili alle alte temperature come vitamine, polifenoli. ecc.
(http://www.organicoils.it/Tecnologie).
1) Pulitura dei semi
2) Macinazione a temperatura ambiente 3) Pressatura a freddo
4) Filtraggio naturale
1) Pulitura e decorazione dei semi 2) Preriscaldamento
3) Macinatura
4) Riscaldamento a 150°C
5) Estrazione a mezzo di solventi (esano) 6) Filtrazione
7) Desolventizzazione a mezzo di vapore 8) Degommazione con acido e acqua acidula 9) Deacidificazione
10) Decolorazione con terre acidificate
11) Deodorazione con vapore a 180 – 220°C Sistema di estrazione
per via chimica
Sistema di estrazione per via meccanica
1.2 Composizione semi di lino
I semi di lino possono essere distinti in due grandi gruppi, in funzione alla loro colorazione si hanno; semi marroni e semi dorati. Le varietà appartenenti a questi due gruppi hanno caratteristiche nutrizionali molto simili tra loro (Ankit et al., 2010), fatta eccezione per una specifica varietà chiamata Solin, che presenta composizione in acidi grassi completamente inversa (ridotto contenuto in ω-3) (Dribnenki et al. 2007)
Dal punto di vista fisico-chimico, il seme di lino è un sistema multicomponente di diverse sostanze quali; proteine, fibre alimentari, polisaccaridi solubili, lignani, componenti fenolici, vitamine (A,C,F ed E) e minerali (P, Mg, K, Na, Fe, Cu, Mn e Zn) (Ankit et al., 2010).
nutrienti/composti bioattivi Quantità/100 g di semi Nutrienti/composti bioattivi Quantità/100 g di semi carboidrati 29 g Biotina 6 mg
Proteine 20 g α-Tocopherol (mg/kg olio) 7mg*
Total grassi 41 g δ-Tocopherol (mg/kg olio) 10 mg*
Acido linolenico 23 g γ-Tocopherol (mg/kg olio) 552 mg*
Fibre 28 g Calcio 236 mg
Lignani 10–2,600 mg Rame 1 mg
nutrienti/composti
bioattivi Quantità/100 g di semi Nutrienti/compostibioattivi Quantità/100 g di semi
Tiamina 0.53 mg Manganese 3 mg
Riboflabina 0.23 mg Fosforo 622 mg
Niacina 3.21 mg Potassio 831 mg
Piridossina 0.61 mg Sodio 27 mg
Acido pantoteico 0.57 mg Zinco 4 mg
Acido folico 112 mg
1.2.1 Polifenoli
Con il termine polifenoli, si intende una classe molto ampia e varia di composti con struttura chimica comune: sono derivati del Benzene con uno o più gruppi idrossilici associati all'anello. Questa struttura consente a tali composti di funzionare attivamente da: scavenger per stabilizzare i radicali liberi, agenti riducenti, chelanti di metalli pro-ossidanti e quencher della formazione di ossigeno singoletto (Carratù et al., 2005)
I polifenoli si trovano in alimenti di origine vegetale e sono molto noti perché giocano un ruolo importante nella prevenzioni di malattie degenerative, cardiovascolari e nel cancro. Sono inoltre composti bio-attivi in grado di modulare e regolare l'attività di enzimi e recettori.
I polifenoli sono distinti in quattro classi in funzione al numero degli (Ankit et al., 2010)
anelli fenolici e degli elementi strutturali che legano l'anelli.;
3) Acidi fenolici 4) Flavonoidi 1) Lignani
2) Stilbeni
Lignani
I Iignani sono metaboliti secondari aventi come struttura di base il 2,3 dibenzilbutano.
Sono composti presenti nelle specie
vegetali, dove si pensa, agiscano da regolatori della crescita o come sistema chimico di difesa da agenti esterni (Ayres et al, 1990).
Il numero di lignani identificati è in costante aumento e di pari passo è l'interesse della ricerca scientifica, dato le numerose attività biologiche ad essi attribuite (MacRae et al, 1984):
• antitumorale
• antimicotico
• antivirale
• inibitore di alcuni enzimi
• insetticida
• antimicrobico
• fungicida
I lignani che si trovano nei semi di lino, sono prevalentemente di due tipi; secoisolariciresinolo (SDG) e Idrossimatairesinolo (HMR) (Saleem.,2005). SECO è l'aglicone di SDG (Johnsson., 2004)
Gli SDG sono metabolizzati dalla flora batterica del colon in enterodiolo ed enterolattone appartenenti alla classe dei fitoestrogeni.
Enterodiolo e enterolattone sono composti bifenolici, strutturalmente simili all’estradiolo che manifestano attività estrogenica e/o antiestrogenica ed azioni antitumorali. Una volta assorbiti dall’intestino passano nel circolo entero-epatico e nella circolazione ematica per poi essere eliminati con le urine. L’assorbimento dei lignani dall’intestino dipende dalla sorgente dietetica impiegata, dalla quantità consumata e dalla attività dei batteri intestinali che metabolizzano i fitoestrogeni (Benelli., 2010)
fonti alternative di lignani,sono; legumi, cereali, semi di sesamo, cereali, grano, frutta, frutti di bosco. Ecc
Stilbeni
Gli stilbeni sono scarsi nei prodotti alimentari. Si ritrovano in alcuni tipi di piante fra cui la vitis vinifera. Da essa viene isolato il resveratrolo, composto che può essere presente nella forma isomerica cis e trans. Il transresveratrolo è la forma biologicamente più attiva. Il resveratrolo è il precursore delle viniferine.
Ad esso vengo attribuite diverse proprietà come; antiossidante, antinfiammatorio, vasoprotettivo, antitumorale. È noto sin da tempi remoti nella medicina popolare cinese e giapponese per il trattamento delle malattie cardiovascolari (Benelli., 2010).
Acidi fenolici
Gli acidi fenolici sono distinti in due classi: a) i derivati dell’acido benzoico
b) i derivati dell’acido cinnamico.
Quest’ultimi sono i più comuni e sono rappresentati principalmente dall’acido caffeico (contenuto in molti frutti), l’acido ferulico (contenuto nei cereali del grano, riso) ed altri.
L’acido caffeico si combina con l’acido quinico a formare l’acido clorogenico che si ritrova in molti frutti (mirtilli, kiwi, mele, ecc.) ed in elevate concentrazioni nel caffè.
I derivati dell’acido benzoico, sono contenuti prevalentemente nei frutti rossi, cipolle, tè, ecc. Il tè è un'importante sorgente di acido gallico, un acido idrossibenzoico da cui derivano strutture complesse come i tannini idrolizzabili (gallotannini e ellagitannini). I derivati dell'acido benzoico si ritrovano nei lamponi (semi), fragole (polpa), more, melograno, nocciole, noci “pecan”.
I tannini sono polifenoli complessi a cui sono attribuiti con proprietà antibatteriche, antivirali ed antitumorali. (Benelli., 2010)
Flavonoidi
I flavonoidi sono la classe di polifenoli più numerosa che comprende composti molto vari tra loro. Da soli rappresentano il 60% del polifenoli totali (Benelli., 2010).
Dato la grande variabilità di tali composti, si è visto necessario suddividerli in 6 sottoclassi: 1. antocianine 2. flavanoli 3. flavanoni 4. flavoni 5. flavonoli 6. isoflavoni
Antocianine:
Sono i pigmenti dei fiori e dei frutti e da esse dipende l’intensità del loro colore. Esistono in diverse forme chimiche fra cui le antocianidine (agliconi). Si ritrovano primariamente nei frutti di bosco (mirtilli, lamponi), nei chicchi d’uva, melograno, nella buccia dei frutti, ma anche nei vegetali, nel vino rosso e in alcune varietà di cereali. Le antocianidine (cianidina, delfinidina, pelargonidina, ecc.) hanno attività antiossidante (scavengers dei radicali liberi) e presentano effetti inibitori sulla perossidazione dei lipidi. La cianidina è il composto più rappresentato.
Flavanoli:
Si presentano come monomeri (catechine), dimeri e polimeri (teaflavine, proantocianidine). Le catechine si ritrovano nel tè verde e nel cioccolato, in molti frutti fra cui le albicocche, i mirtilli, le mele e nel vino rosso. Un infuso di tè verde contiene più di 200 mg di catechine. Fra queste Epigallo-catechina-gallato (EGCG) ha importanti azioni antiossidanti ed antitumorali. Le proantocianidine sono conosciute anche come procianidine o “tannini condensati”. Si ritrovano nei frutti di bosco (mirtilli rossi e neri, fragole), nelle mele, chicchi d’uva, vino rosso, tè, cacao, ecc. Sono responsabili del carattere astringente dei frutti in via di maturazione e delle bevande (vino, tè, birra). Sebbene siano presenti in molti alimenti vengono poco assorbite. Possiedono proprietà antiossidanti, vasoprotettive, antitumorali.
Flavanoni:
si ritrovano in alte concentrazioni solo negli agrumi. Comprendono l’esperidina, l’esperetina, la naringenina, l’erodictiolo, l’isosantoumolo, la silibina, ecc. Esperidina ed esperetina si ritrovano nelle arance, l’erodictiolo nei limoni, la naringenina nel pompelmo, la silibina nel cardo mariano. Flavanoni sono presenti anche nei pomodori e nelle piante
aromatiche. Flavoni:
comprendono apigenina, luteolina, baicaleina, nobiletina, tangeretina, vogonina, diosmina, ecc. Si ritrovano nei frutti, nei vegetali, nel sedano, nei cereali (grano), nel pepe, nel prezzemolo, ecc. La buccia degli agrumi è ricca di flavoni polimetossilati (tangeretina, nobiletina, ecc.).
Flavonoli
:
sono composti molto rappresentati negli alimenti. Comprendono quercetina, camferolo, miricetina, isoramnetina, rutina, ecc. Le maggiori fonti di quercetina e camferolo si ritrovano nelle cipolle, mele (buccia), broccoli, mirtilli, ecc.
Isoflavoni
sono composti non steroidei con struttura simile agli estrogeni. Per questo motivo vengono classificati fra i fitoestrogeni. Sono presenti nella soia ed in altri legumi. I composti attivi sono rappresentati da: genisteina, daidzeina, gliciteina.
Classe Sostanza Alimento Isoflavoni Genisteina , soia
Daidzeina Soia
Flavoni Rutina Cipolla, mela, uva, broccoli tè
Luteolina Limone, olive e sedano Crisina Buccia della frutta
Apigenina Sedano e prezzemolo
Esperedina Arance
Tangeretina Agrumi
Flavonoli Quercetina Tè, cipolle, broccoli, fagioli, cereali, mele e uva
Miricetina Uva
Kemferolo Indivia, broccoli e tè Antocianine Enina Uva nera e vino rosso
Cianidina Uva, lamponi e fragole
Delfinidina Melanzane
Flavanoli Catechine Mele, tè, vino e cioccolata Epicatechina Uva nera e vino rosso Epigallocatechine Mele, tè, vino e cioccolata Flavanoni Naringinina Buccia degli agrumi
Taxifolina Agrumi
1.2.2 Azione antiossidante dei polifenoli
I polifenoli rappresentano la primaria sorgente di antiossidanti nella nostra alimentazione. Sono composti che contrastano l’azione dei radicali liberi (ROS=Reactive Oxygen Species).
I ROS vengono prodotti durante il metabolismo cellulare ma anche per azione di tossine, carcinogeni, radiazioni ionizzanti, raggi ultravioletti e cellule coinvolte nei processi infiammatori. Si riconoscono cinque tipi di ROS;
1. ossigeno singolo 2. anioni superossido
3. idrogeno perossido (H2O2)
4. radicali idrossilici 5. ossido nitrico (NO)
I ROS causano danno ossidativo del DNA cellulare, delle proteine e lipidi delle strutture cellulari. Se la loro azione è prolungata nel tempo il danno del DNA e le mutazioni che ne conseguono predispongono a malattie croniche.
I composti antiossidanti hanno lo scopo di ridurre gli effetti dannosi dei radicali liberi e contrastare eventi patologici. Gli antiossidanti naturali che si acquisiscono con l’alimentazione svolgono azioni favorevoli. Frutta, vegetali, spezie rappresentano la maggiore
sorgente di antiossidanti
Fra gli antiossidanti rivestono particolare interesse le antocianine dei frutti di bosco, le catechine (tè verde), le teaflavine (tè nero), il curcumin (curcuma longa), il resveratrolo (vino rosso), la quercetina (cipolle), il licopene (pomodori), ecc. (Benelli., 2010)
1.2.3 Biodisponibilità dei polifenoli
“La biodisponibilità può essere intesa come la disponibilità sistemica ottenuta misurando la concentrazione nel circolo sanguigno per un tempo determinato dopo la somministrazione orale” di un composto (Carratù et al.,2007).
I polifenoli generalmente sono, poco assorbiti, largamente metabolizzati e rapidamente eliminati. Questo però, dipende da diversi fattori quali;
• l’efficienza del processo digestivo
• la composizione della microflora intestinale
• l’assorbimento intestinale
• lo stato fisiologico dell'organismo
• il metabolismo post-assorbitivo durante il quale si possono formare degli analoghi con attività biologica diversa dai composti di partenza. (Carratù et al.,2007).
La maggior parte di questi composti sono presenti negli alimenti sotto forma di esteri, glucosidi o polimeri e di conseguenza non possono essere assorbiti tal quali, ma devono essere idrolizzati dagli enzimi intestinali e/o dalla microflora del colon.
La microflora possiede una grande capacità di deglicosilazione che avviene molto rapidamente.
A livello gastrico, l'assorbimento è minore rispetto al tratto intestinale, sia per la ridotta superfici di scambio, che per la resistenza all’idrolisi dovuta al pH basso e agli enzimi gastrici.
Gli isoflavoni vengono assorbiti nel colon perché genisteina e daidzeina sono resistenti alla degradazione, anche se la daidzeina in alcuni individui viene convertita dagli enzimi batterici in equolo. “Le assunzioni con la dieta di flavonoli, flavoni e flavanoli monomerici sono relativamente basse e le concentrazioni plasmatiche raramente eccedono 1 µmoli/l a causa dell’assorbimento limitato e della rapida eliminazione.
I flavanoni ed isoflavoni, anche se contenuti soltanto negli agrumi e nella soia, sono i flavonoidi la cui biodisponibilità risulta migliore rispetto ad altri flavonoidi : infatti, la concentrazione plasmatica può raggiungere i 5 µmoli/l.
assorbite o comunque molto poco assorbite, pertanto la loro attività biologica è limitata all’enterocita (Carratù et al.,2007).
1.2.4 Gli acidi grassi nei semi di lino
I semi di lino rappresentano una ricca fonte di acidi grassi polinsaturi (70%), monoinsaturi (18%) e saturi (9%) (Benelli., 2010).
Gli acidi grassi, sono molecole la cui struttura di base è costituita da una catena idrocarburica (-R) con un gruppo carbossilico terminale (COOH). La presenza di doppi legami nella catena idrocarburica, permette di distinguere tali acidi in saturi e insaturi:
Acidi grassi saturi
Gli acidi grassi saturi, sono caratterizzati da legami semplici. Fra questi abbiamo; l'acido butirrico (C:4), caproico (C:8), laurico (C:10), miristico (C:12), palmitico (C:14), sterarico (C:16) ed altri.
Sono grassi per lo più di origine animale presenti abbondantemente nei salumi (salame Milano, mortadella, salsiccia), nei würtel, nella pancetta, nella carne rossa (manzo, agnello, maiale), nel tuorlo d'uovo, nel latte, yogurt intero, burro, margarina, formaggi grassi, panna, oli tropicali.
Sono anche definiti acidi grassi “cattivi” anche se necessari, perché a temperatura ambiente si presentano allo stato solido. Se consumati in eccesso e in maniera continuativa, sono implicati nell'insorgenza di arteriosclerosi, patologie cardiovascolari e tumorali. La quantità
giornaliera di queste sostanze non dovrebbe superare l'8% dell'energia totale (Solomon, 2009).
Acidi grassi insaturi
Gli acidi grassi insaturi, presentano lungo la catena idrocarburica legami doppi. In funzione al numero dei doppi legami in essa presenti, vengono ulteriormente distinti in monoinsaturi (caratterizzati da un solo doppio legame) e polinsaturi (PUFA) (che presentano più di un solo legame). Sono composti che a temperatura ambiente si trovano alla stato liquido e Ia presenza di doppi legami rende tali composti sensibili alle alterazione quando esporti alle fonti di calore, luce e ossigeno. Necessitano di conseguenza accurata conservazione (Solomon., 2009)
I monoinsaturi; Sono acidi grassi con un solo doppio legame lungo la catena idrocarburica. Hanno come componente principale l'acido oleico (C:18:1). L’acido oleico viene definito anche con il termine di acido grasso monoinsaturo ω-9. Si ritrova in alimenti di origine vegetale ed animale. È una componente dell’olio extravergine di oliva (69,4 gr/100 gr di prodotto), della frutta secca (nocciole=45,8 gr/100; pistacchi=34,2 gr/100; mandorle=32,6gr/100; anacardi=24,4gr/100; arachidi=22,7gr/100; noci=10,8gr/100), del frutto avocado (15 gr/100 gr di prodotto), del cioccolato fondente (10,79 gr/100 di prodotto) e alimenti quali pesce (tonno, salmone), carne (piccione, manzo, salame, prosciutto), pane (panino all’olio), uovo di gallina, ecc
I polinsaturi; detti anche acidi grassi essenziali, in quanto il corpo umano non è in grado sintetizzarli, devono essere integrati nell'organismo con l'alimentazione. In base alla posizione dei doppi legami nelle molecola polinsatura, si hanno i composti noti come ω-3 ed ω-6 a seconda se il primo doppio legame si trovi in posizione -3 o -6 a partire dall'estremità della catena.
Omega(ω)-6: Sono composti essenziali per l’organismo in quanto partecipano alla struttura della membrana cellulare ed hanno un ruolo nelle vie di segnale cellulare e nella funzione delle cellule epiteliali. Sono contenuti per lo più negli oli vegetali (olio di mais, di girasole, di soia) e nella carne rossa, salumi, tuorlo d’uovo, ecc. Hanno come capostipite l’acido linoleico (LA) che una volta introdotto per via alimentare viene trasformato, per via enzimatica, rispettivamente in ac. gamma linolenico (GLA) per azione di enzimi desaturasi e successivamente in ac. diomogamma-linolenico (DGLA) per azione di enzimi elongasi. Da questo acido, per azione dell’enzima delta-5-desaturasi, deriva l’acido arachidonico (AA). I'acido arachidonico (AA) è metabolizzato da alcuni enzimi (ciclossigenasi e lipossigenassi) a substrati proinfiammatori noti come eicosanoidi.
Gli eicosanoidi (prostaglandine, leucotrieni, trombossani) rappresentano determinanti critici dell’infiammazione e sono coinvolti nelle malattie infiammatorie, cardiovascolari e tumorale (Benelli., 2010).
Omega (ω)-3: sono acidi grassi cui capostipite è l'acido α-linolenico (ALA). Acido grasso essenziale formato da 18 atomi di carbonio e viene assunto con alcuni alimenti come; (Nannicini., 2008).
• Pesce: Sgombro, pesce spada, tonno, sardine, aringhe, salmone ed altri
• concentrati oleosi di semi di lino (54,2 gr / 100 gr di alimento);
• semi di lino (16,7 gr / 100 gr di alimento);
• noci (7,5 gr / 100 gr);
• arachidi (0,54 gr / 100 gr di alimento);
• farina di soia (1,4 gr/100gr di alimento);
• semi di soia (0,93 gr /100 gr di alimento);
• mandorle (0,26 gr / 100 gr di alimento)
ALA è utilizzato dall'organismo come percussore per la sintesi enzimatica di altri acidi grassi : L'acido eicosapentaenoico, (EPA) e l'acido docosaesaenoico (DHA) che presentano rispettivamente 20 e 22 atomi di carbonio. Tuttavia, questo è un meccanismo poco utilizzato dal nostro organismo e per questo è fondamentale inserire tali composti con gli alimenti.
EPA (C20:5) e DHA (C22:6) sono prevalentemente nel pesce.(tonno fresco, aringa, sardine, sgombro, salmone, triglia, pesce spada, trota,
coda di rospo ecc).
EPA è percussore per la sintesi di eicosanoidi. Questi ultimi a differenza degli eicosanoidi derivanti dall'acido grasso AA, sono definito “buoni” in quanto agiscono positivamente sull'organismo come vasodilatatori e sono coinvolti nella riduzione dell'aggregabilità piastrinica.
I grassi ω-3 hanno effetti benefici nelle malattie cardiovascolari e tumorali (mammella, colon, prostata, pancreas), ecc. Svolgono azione: antiaggregante piastrinica, contribuiscono al controllo della pressione arteriosa (mantengono fluide le membrane cellulari e danno elasticità alle pareti delle arterie), riducono il colesterolo plasmatico ed i trigliceridi, svolgono attività antiinfiammatoria. (Benelli.,2010).
Di fondamentale importanza è il rapporto ω-6/ω-3, che dovrebbe essere mantenuto il più basso possibile e comunque non superiore a 4:1. (Nannicini., 2008)
Nome olio
Saturi
Monoinsaturi
Polinaturi
ω 6
ω 3
canola 6 60 24 10 lino 9 18 16 57 nocciola 7 76 16 1 mandorla 3 75 21 1 oliva 10 82 8 soia 13 25 55 7 girasole 12 19 69 sesamo 13 46 41 noce 6 15 72 41.2.5 Carotenoidi
I carotenoidi sono una famiglia di pigmenti vegetali, lipofili da cui derivano le diverse colorazioni; giallo, arancione e rosso della frutta e verdura. Questi composti sono tetra-terpenoidi caratterizzati da doppi legami coniugati con strutture cicliche o acicliche alle estremità della catena. Tra i 600 carotenoidi che si trovano in natura, circa il 10% sono presenti nel dieta umana, e circa il 3% vengono rilevati nel plasma umano. I carotenoidi sono prodotti da piante fotosintetici, alghe, funghi e batteri. (Britton et el., 1995).
I carotenoidi sono sostanze insolubili in acqua, solubili nei lipidi e nei solventi organici come alcol, acetone, etere etilico e cloroformio;
(http://www.organicoils.it/Tecnologie.asp) Composizione in ac. grassi di alcuni oli (%)
sono rapidamente solubili in etere di petrolio ed esano, mentre le xantofille, in particolare, si dissolvono meglio in metanolo ed etanolo (Takyi, 2001). Inoltre cristallizzano facilmente e quando sono in soluzione, soprattutto in presenza di luce, ossigeno, elevate temperature e acidi, vanno incontro ad ossidazione ed isomerizzazione e si trasformano in composti incolori; sono invece molto stabili quando la pressione d’ossigeno è bassa, al buio e a basse temperature. Per esposizione alla luce e ad altri agenti, i carotenoidi naturali, in cui i doppi legami non ciclici sono sempre nella configurazione trans, possono trasformarsi in una miscela di stereoisomeri nei quali uno o più doppi legami si sono spostati in posizione cis (isomerizzazione trans-cis).
Dal punto di vista chimico sono strutture costituite da 8 unità isopreniche (C5H8). Vengono distinte in due gruppi, in funzione alla presenza o meno di atomi di ossigeno; Si hanno :
1. Caroteni: composti non ossigenati, chiamati anche carotenoidi idrocarburici. Fra i carotenoidi quelli di maggiore interesse sono: beta-carotene, alfa-carotene e licopene.
2. Xantofille: derivati ossigenati dei caroteni come ad es. luteina, zeaxantina, β-criptoxantina, astaxantina, bissina, capsantina, ed altre.
Nei vegetali le xantofille possono trovarsi in forma libera o esterificate con acidi grassi (Fasan, 2005)
Biosintesi dei carotenoidi
La biosintesi dei carotenoidi nelle cellule vegetali avviene sulle membrane dei cloroplasti, cromoplasti e amiloplasti. I carotenoidi sono derivati dall' isopentenil difosfato (IPP) che può essere sintetizzato attraverso due vie metaboliche diverse:
➢ la via dell'acido mevalonico (MEV)
➢ la via del metileritritolo- 4-fosfato (MEP). La via del MEP
Prevede sette step, durante i quali una molecola di piruvato ed una di gliceraldeide-3-fosfato, vengono convertite in isopentenil difosfato
(IPP) e dimetiallile difosfato (DMAPP) (Judith et al.,2017) Questa via sintetica è favorita da alcuni enzimi quali:
▪ 1-deossi-D-xilulosio 5-fosfato sintasi, (DXS)
▪ 1-deossi-D-xilulosio riduttasi 5-fosfato, (DXR)
▪ 4-idrossi-3- metilbut-2-enil difosfato sintasi, (HDS)
La via del MEV.
Percorso di sintesi che prevedere sei step durante i quali tre unità di acetil-CoA vengono convertite in una molecola di isopentenil difosfato (IPP). Quest'ultima è poi isomerizzata a dimetiallile difosfato (DMAPP) da una IPP isomerasi. L'enzima chiave di questa via il 3-idrossi-3-metilglutaril-CoA reduttasi -(HMGR) che produce mevalonato (Judith et al.,2017).
Fig. 8 Schema della via metabolica del metileritritolo fosfato (MEP) e dell’acido mevalonico (MEV)
L'IPP cosi ottenuta, è soggetta ad una serie sequenziale di reazioni di condensazione a formare geranilgeranil pirofosfato (GGPP). Dalla condensazione di due molecole di GGPP ad opera dell'enzima fitoene sintasi (PSY) si generare una molecola di fitoene ridotta, soggetta all'azione dell'enzima fitoene desaturasi (PDS) per ottenere fitofluene e poi successivamente ζ-carotene. A questo punto seguono altre due reazione di deidrogenazione ad opera di ζ-carotene desaturasi (ZDS) da cui derivano neurosporene e successivamente licopene (Tianyao Huo., 2007).
La ciclizzazione del licopene ad opera di enzimi ciclassi, origina una serie di caroteni che possiedono uno o due anelli di tipo β o ε. La licopene β-ciclasi porta alla formazione del β-carotene con due anelli di tipo β, mentre l’azione della licopene ε-ciclasi e della licopene β-ciclasi determina la sintesi dell’α-carotene, che possiede un anello di tipo ε e uno di tipo β.
Negli ultimi stadi della via biosintetica si formano le xantofille . (Tianyao Huo., 2007)
Lo stadio di maturazione è uno dei fattori che ha decisamente effetto sulla composizione e la quantità di carotenoidi (Rodriguez et al, 2004). Durante lo sviluppo e la maturazione avvengono cambiamenti di colore in alcuni vegetali e frutti dovuti alla maggiore sintesi o a modifiche di alcuni componenti come i carotenoidi (Calvo, 2005)
Luteina
La luteina e il suo stereoisomero zeaxantina fanno parte della famiglia delle xantofille. La presenza di due caratteristici gruppi idrossile, uno in ciascun anello terminale della molecola, distingue le xantofille dai carotenoidi e inoltre gioca un ruolo critico nella loro funzione biologica Benché sia stato accertato che i vegetali contengono carotenoidi nella forma all-trans, piccole quantità di cis-isomeri della luteina sono state riscontrati in alcuni vegetali freschi, probabilmente a causa di derivati della clorofilla che agiscono inducendo l’isomerizzazione. Gli isomeri della luteina trovati sono: 9-cis, 9’cis, 13-cis, 13’-cis-luteina.
La presenza di un gruppo idrossilico in ognuno dei due anelli iononici della molecola di luteina rende possibile l’esterificazione con acidi grassi nelle cellule delle piante, dando derivati mono e diacilati. Generalmente la luteina è esterificata con acidi grassi a lunga catena. Inoltre, insieme ad altri carotenoidi, può essere legata a proteine formando i complessi pigmenti-proteine ed è localizzata, come gli altri carotenoidi, nei cromoplasti o nei cloroplasti (Calvo, 2005)
Gli alimenti ricchi in luteina e zeaxantina sono i vegetali verdi come spinaci, piselli, broccoli, lattuga, prezzemolo, sedano e i prodotti di colore giallo come mais, grano duro, arance, limoni, banane, peperoni, tuorlo d’uovo e ancora si possono trovare, anche se in minor concentrazione rispetto ai precedenti, nei vegetali giallo-bianchi come zucchine, cetrioli,
patate, cipolle e in quelli rossi e arancio come pomodori, fragole, angurie, albicocche, zucche e carote (Calvo, 2005).
β-Carotene
Il β-carotene è una provitamina terpenica contenuta nelle carote, nei cereali, negli oli e nelle verdure a foglia verde, in patate dolci, zucca, spinaci, peperoni, albicocche e in molti altri frutti. Dal suo metabolismo si producono due molecole di vitamina A.
Il β-carotene è la forma più diffusa in natura. Questa pro-vitamina fu chiamata così dallo scienziato Wackenroder, che riuscì ad isolare il composto dalla radice della carota.
È preferibile assumere il β-carotene rispetto al retinolo perché, mentre il corpo assume la quantità di β-carotene necessaria, espellendo quella in eccesso, non può fare lo stesso con il retinolo che, in eccesso, può danneggiare fegato e altri organi, essendo tossico a dosi elevate. La quantità massima di retinolo Equivalente che una persona adulta può assumere in una giornata, continuativamente e senza incorrere in rischi per la salute, è di circa 1.5 mg al giorno. 6 mg di β-carotene equivalgono a 1 mg di retinolo. Quindi, un bicchiere di succo di carote da 200 ml (contenente 1.6 mg di β-carotene) fornisce 1.6/6 = 0.26 mg di retinolo equivalente (REq). La dose massima di β-carotene consigliata dagli esperti americani è di 7 mg/giorno. Come riferimento, 1 mg di β-carotene è contenuto in 80 grammi di carote.
Carotenoidi e salute
L’uomo come pure gli animali, non sono in grado di sintetizzare i carotenoidi, che devono quindi essere integrati attraverso l’alimentazione da fonti vegetali. Alcuni carotenoidi, definiti provitamina A, sono composti che una volta nell'intestino, sono metabolizzarti a vitamina A. Fra i numerosi carotenoidi, quello di maggiore interesse per l'uomo come provitamina A, e quindi fonte di vitamina A, è proprio il β-carotene.
Il β-carotene, che possiede 2 β-anelli, per processo ossidativo è scisso in due unita di retinale, la forma aldeidica della vitamina A. (Tianyao Huo., 2007).
Studi hanno dimostrano che una diete ricca in carotenoidi è associati ad minor rischio nell'insorgenza di cataratta, protezione della vista, minore rischio di malattie cardiovascolari e di tumori della pelle, della mammella
e della prostata. Questi effetti positivi, sembra siano legati ad attività biologiche dei carotenoidi quali; l'attività di provitamina A, Attività antiossidante, miglioramento della risposta immunitaria (Tianyao Huo., 2007).
1.2.6 Tocoferoli e tocotrienoli
Tocoferoli e tocotrienoli sono sostanze antiossidanti a carattere liposolubile, che nel gergo comune risultano ben più note come Vitamina E (Vertuani et al., 2001). Per la precisione, esistono otto strutture isomeriche, di cui quattro appartengono ai tocoferoli e le restanti quattro ai tocotrienoli (Oomah et al.,1997). A seconda del numero e della posizione dei gruppi metilici sostituenti sull’anello cromanico si distinguono l’α-, β-, γ-, δ-tocoferolo e l’ α- β-, γ-, δ-tocotrienolo
α- tocoferolo (5,7,8-Trimetiltocolo) β- tocoferolo (5,8-Dimetiltocolo) γ- tocoferolo (7,8-Dimetiltocolo) δ-tocoferolo (8-Metiltocotrienolo) α-,tocotrienolo (5,7,8-Trimetiltocotrienolo) Β-tocotrienolo (5,8-Dimetiltocotrienolo) γ- tocotrienolo (7,8-Dimetiltocotrienolo) δ- tocotrienolo (8-Metiltocotrienolo)
tocoferoli
tocotrienoli
Sono costituiti chimicamente da un anello biciclico, detto cromano, e da una lunga catena isoprenica a sedici atomi di carbonio, chiamata fitile. Dal punto di vista molecolare, i tocoferoli e tocotrienoli si distinguono per la presenza o assenza di doppi legami lungo la catena. Nei primi la catena isoprenica è satura mentre nei secondi,sono presenti tre doppi legami non coniugati.
Meccanismo di azione della vitamina E
Le otto forme isomeriche appartenenti ai tocoferoli e tocotrienoli sono molto note per la loro elevata attività antiossidassica e stabilizzante soprattutto a livello della membrana cellulare (Wang et al 1999). L’attività antiossidante della vitamina E si esplica grazie alla proprietà lipofila della molecola, responsabile della localizzazione ed accumulo della vitamina a livello degli organelli e membrane cellulari. La vitamina E è un abile
scavenger dei radicali lipoperossidici e viene denominato antiossidante di
tipo chainbreaking, per la capacità di interrompere la catena di reazioni di propagazione dei radicali perossidici. (Vertuani et al., 2001)
ROO• + Vit E-OH Vit E-O• + ROOH
Vit E-O• reagisce con vitamina C (o altro donatore di atomi di H glutatione, ubichinolo) e ridiventa Vit E-OH (CICLO “VIT E - VIT C”)
I tocotrienoli presentano un’affinità maggiore per le membrane cellulari, rispetto all’α-tocoferolo, grazie alla presenza delle insaturazioni sulla
catena laterale, che permette una più rapida ed efficace interazione con i biocostituenti del doppio strato fosfolipidico di membrana. Per queste ragioni i tocotrienoli, rispetto ai tocoferoli, presentano una biodisponibilità maggiore ed un incremento dell’accumulo intracellulare. (Vertuani et al.,2001).
I tocotrienoli esibiscono una potenzialità antiossidante 40-60 volte superiore a quella dei loro omologhi, i tocoferoli, soprattutto nella prevenzione del processo degradativo di lipoperossidazione (Vertuani et., 2001)
Fra le forme isomeriche dei tocoferoli, l’α-tocoferolo, con i tre gruppi metilici, è la forma biologicamente più attiva (Lampi et al., 2008), dotato di maggiore attività antiossidante, anche se il ruolo degli altri isomeri sta riscuotendo nuovi interessi (Panfili et al., 2008). Infatti, l’attività antiossidante diminuisce nel seguente ordine α>β>γ>δ (Ingold et al., 1990). Il contenuto di tocoferoli nei semi di lino è in media 9,3 mg / 100 g , con γ-tocoferolo rappresentante il 96-98% dei tocoferoli totali (Oomah et al.,1997).
Mettendo a confronto i tocoferoli, tocotrienoli e carotenoidi è stato dimostrato, da studi di ricerca, che l'attività antiossidante di queste molecole nei confronti del radicale O2•, può essere cosi illustrato in ordine
decrescente:
Nonostante la bassa attività antiossidante nei confronti del radicale O2• da
parte dei tocoferoli e tocotrienoli, questi dimostrano elevata protezione a livello tessutale dagli effetti nocivi di queste molecole instabili (Di Mascio., 1990).
1.3 Proprietà benefiche dei semi di lino
il lino sotto il profilo nutrizionale è fonte di sostanze necessarie al coretto funzionamento dell'organismo umano come le vitamine (A,B,D,E), carotenoidi, lecitine, minerali, aminoacidi e acidi grassi essenziali, in particolare la classe degli ω-3 (Stengler., 2010).
Possono apportare effetti benefici nei seguenti casi (Stengler., 2010):
• Acne: gli acidi grassi ω -3 aiutano a ridurre le infiammazioni della pelle e contribuiscono a riequilibrare la produzione del sebo. I risultati non sono immediati, infatti bisognerà attendere diversi mesi, assumendo regolarmente i semi di lino, prima di vedere i suoi effetti benefici.
• Dermatite: Gli acidi grassi ω-3 provenienti dai semi di lino, olio di lino ed olio di pesce possono essere d'aiuto per trattare la dermatite.
• Problemi di memoria: il cervello è composto per il 60% in grassi e tra questi vi rientrano anche gli acidi grassi essenziali (ω-3 e ω-6). Un ruolo particolarmente importante è attribuito a DHA (acido
docosaesaenoico). il quale risulta essere necessario sia per la memoria che per l'apprendimento. Inoltre, gli acidi grassi ω-3, che hanno attività antinfiammatoria, possono risultare importanti per la salute del cervello.
• Menopausa: L'assunzione di 40g al giorno di semi di lino riduce significativamente le vampate di calore, quali sintomi ricorrenti nelle donne in fase di menopausa. I suoi effetti sembrano essere dovuti ai lignani che contribuiscono al riequilibrio ormonale.
• Rinforzare il sistema immunitario.
• Colesterolo: da attività di ricerca, si è visto, che i semi di lino contribuiscono alla riduzione delle proteine a bassa densità, ovvero del colesterolo di tipo “cattivo”. (Faganello et al 2013)
• Cancro: i semi di lino, dato la loro composizione, sembra possano contribuire nella prevenzione e cura del cancro alla mammella e al colon. In studi effettuati su animali, i semi di lino hanno sensibilmente ridotto i tumori esistenti, alla mammella o al colon e interrotto lo sviluppo di tumori nella fase iniziale. (Faganello et al 2013)
• Azione antiaging e cosmetologica: la distribuzione preferenziale dei Tocotrienoli nello strato corneo ha suggerito un potenziale ruolo dermoprotettivo di questa vitamina. L'azione antiossidante, l'attività
fotoprotettiva e quella citoprotettiva rappresenterebbero i principali meccanismi d'azione dei Tocotrienoli nel controllo dell'aging e nella prevenzione dell'invecchiamento cutaneo ( www.x115.it)
• Effetto neuroprotettivo: le specie reattive dell’ossigeno, i radicali liberi e, più in generale, molti eventi ossidativi sono alla base di importanti disturbi a carico del sistema nervoso, tra cui le malattie di Alzheimer e di Parkinson; tocoferoli e tocotrienoli, grazie al loro potente effetto neutralizzante nei confronti dei radicali liberi, fungono da profilattici nei confronti di queste malattie neurodegenerative, prevenendole. (Bramley et al., 2000).
• Effetti cardio protettivi: esperimenti in vivo hanno dimostrato che la vitamina E induce un miglioramento del quadro clinico dell’arteriosclerosi e possono prevenire la genesi del fenomeno arteriosclerotico (Black et al., 2000). Tale effetto, più marcato nei tocotrienoli piuttosto che nei tocoferoli, può essere sfruttato nella profilassi di malattie cardiovascolari e dell’infarto al miocardio. Le malattie coronariche sono spesso associate ad un aumento dei livelli plasmatici di colesterolo totale, ed in particolare delle LDL. I tocotrienoli agiscono anche a livello della colesterologenesi (produzione endogena del colesterolo), inducendo un abbassamento dei livelli totali di LDL, i cosiddetti grassi “cattivi” (Qureshi et al., 1995).
1.4 Come integrare i semi di lino nella dieta
Le proprietà benefiche del lino, possono essere acquisite attraverso l'assunzione dei semi interi, previa macinazione, oppure sotto forma di olio.
Per quanto concerne i semi tal quali, bisogna tenere presente che se ingeriti interi, arrivano intatti nell'apparato digerente, pertanto, per usufruire al massimo delle proprietà nutrizionali è consigliabile sminuzzarli. (Madaschi., 2012)
Modalità d' uso dei semi interi (Madaschi ., 2012):
• Aggiungere i semi triturati ai primi piatti (pasta, riso, minestre), secondi piatti, insalate, verdure, allo yogurt, al latte ecc. Limite: Una volta macinati irrancidiscono rapidamente e devono essere utilizzati entro le 24 ore (meglio se conservati in frigorifero o nel congelatore)
• I semi di lino possono essere addizionati a impasti per la preparazione pane, grissini, schiacciate ecc.
• Possono sostituire le uova nella preparazione dei dolci, torte, sformati. Questo può essere fatto aggiungendo ad un cucchiaino di semi di lino triturati, circa 3 cucchiaini di liquido (acqua, brodo vegetale, bevanda di soia, succo di frutta, ecc)
• Bevanda a base di semi di lino, ottenuta previa macerazione per tutta la notte di due cucchiaini di semi di lino in mezzo bicchiere di acqua. Ideale in caso di stipsi. Consigliabile bere a digiuno e ripetere per 2 – 3 settimane.
L'olio di lino è una della migliori fonti vegetali di acidi grassi essenziali. Contiene circa 50-60 per cento di acido grasso essenziale ω-3 e il 18-20 per cento circa di acido grasso essenziale ω-6.
Gli ω-3 contenuti nell'olio spremuto a freddo , svolgono attività di prevenzione e cura di diverse patologie e disturbi organici. (Faganello et al 2013). L'olio di lino può essere acquistato nei negozi di alimentazione naturale, farmacie, erboristerie ed altri punti vendita. Di solito è commercializzato in piccole bottiglie di vetro oscuro (per evitare l'ossidazione) da 250 o 500 ml. Si possono trovare anche sotto forma di capsule o perle di olio di lino, anche se in questi casi le proprietà nutrizionali sono inferiori.
L'olio di lino prevedere accurata conservazione in ambienti freddi, privi di luce e ben tappato. Una vota aperta la confezione, è necessario consumarlo entro 4-6 settimane, lasso di tempo dopo il quale, l'olio sarà rancido ed avrà odore e sapore molto sgradevoli.
La dose giornaliera consigliata corrisponde a due cucchiaini di olio (si raccomanda si non superare tale dose), da consumare a freddo nei pasti giornalieri (Madaschi .,2012).
1.5 Linum usitatissimun var. Bethune
Questa varietà è stata registrata presso la “Food Inspection Agency” in Canada nel 1998. È una varietà a seme marrone di medie dimensioni con un peso di 1000 semi pari a 5,9 g. Le caratteristiche della pianta sono: maturità medio - tardiva; altezza della pianta medio-alta (65,1 cm); buona resistenza al freddo e all’allettamento, moderata resistenza alle malattie (Fusarium), elevata rusticità. I fiori sono di colore azzurro scuro e le capsule sono di media dimensione, I semi sono deiscenti a maturità e contengono il 45,6 % di olio ed un contenuto in acido linolenico pari a 54,2%, le proteine sono pari al 35 % (Rowland et al., 2001).
Ad oggi, Bethune risulta essere l’unica varietà in cui il 93% del genoma mappato (Venglat et al., 2011; Ragupathy et al., 2011; Kumar et al. 2012; Zhiwen et al., 2012).
1.6 Linum usitatissimun var. Solal
Appartiene al gruppo Solin, (Linola), è caratterizzata da un olio che contiene meno del 5% di acido linolenico e circa il 70% di acido linoleico (C18:2). Presenta un seme giallo con dimensione medio - piccola, con tegumento più sottile rispetto alle varietà a seme marrone e il peso dei 1000 seme è pari a 5,63 g, l’altezza della pianta è intorno ai 62 cm, il fiore è di colore azzurro, maturità medio - tardiva, buona resistenza al freddo e all’allettamento (Secreti, 2016).
2 SCOPO DELLA TESI
Recentemente, i semi di lino hanno richiamato l’attenzione della comunità scientifica grazie alla loro particolare composizione chimica, che li rende una ottima fonte di composti nutraceutici e materia prima per l’industria alimentare. In virtù del contenuto in composti fitochimici bioprotettivi, i semi di lino possono essere considerati a tutti gli effetti dei functional foods.
In questo lavoro di tesi sono state presi in esame semi di lino, appartenenti a due varietà, (Linum usitatissimum L.) var. Solal e Bethune rispettivamente a seme bianco e marrone già note in letteratura per il diverso profilo in acidi grassi ω-3 (Solal 5% degli acido grassi totali; Bethune 54% degli acidi grassi totali).
Scopo della tesi è stato quello di verificare se i semi di due varietà a diverso contenuto di acido α-linolenico, raccolti a due specifici stadi di maturazione, differissero anche per la composizione in altre molecole ad attività nutraceutica sia idrofiliche (composti fenolici e flavonoidi) e lipofiliche (carotenoidi, tocoferoli e tocotrienoli).
3 MATERIALI E METODI
Il materiale di partenza per le analisi, consisteva in semi di lino , raccolti in date diverse, alle quali corrisponde uno specifico stadio fisiologici di maturazione.
• Prelievo del 24 Giugno 2015: maturazione cerosa (semi freschi, completamente formati che non hanno ancora raggiunto a pieno la maturazione fisiologica e che contengono circa 40-50% di umidità. Le capsule presentano colorazione verde-giallo e sode).
• Prelievo del 9 Luglio 20015: maturazione completa (semi maturi, che hanno raggiunto la piena maturazione fisiologica con una percentuale ridotta di umidità (20-25%). Le capsule si presentano marroni e sonanti).
L'attività di laboratorio prevedeva l'utilizzo di protocolli, diretti ad individuare il contenuto e profilo dei composti antiossidanti quali fenoli, flavonoidi, carotenoidi, tocoferoli e tocotreinoli presenti nei semi, evidenziando eventuale variabilità in funzione allo stato fisiologico di maturazione.
3.1 Estrazione dei composti fenolici totali
Materiale
• semi di lino var. Bethune freschi
• semi di lino var. Bethune maturi
• semi di lino var. Solal freschi
• semi di lino var. Solal maturi
• Metanolo 80%
• provette di vetro Metodo
L’estrazione dei composti fenolici è stata eseguita utilizzando i semi di lino raccolti a diverso stato di maturazione (vedi pag 58), previamente macinati (macinazione normale per i semi maturi, mentre per i semi freschi la macinazione è stata fatto con l'azoto liquido). Per ogni campione in esame sono state fatte tre repliche.
L’estrazione è stata condotta pesando 0.5 g di campione polverizzato e addizionato di 5 ml di una soluzione di metanolo al 80% (v/v). La miscela è stata agitata in vortex e poi sonicata per 30 minuti, al termine dei quali, è stata posta in agitazione per ulteriori 30 minuti mediante l’impiego di un agitatore magnetico rotante mantenendo la temperatura di circa 4°C. Il campione è stato poi centrifugato per 30 minuti a 6000 rpm a temperatura
ambiente, per separare la parte liquida da quella solida.
Al termine della centrifugazione il surnatante è stato recuperato in un pallone da evaporatore rotante e conservato in frigorifero a 4°C, mentre il pellet è stato risospeso in 5 ml di metanolo al 80% (V/V), ripetendo la fase di agitazione per 30 min al freddo e successiva centrifugazione a 6000 rpm per 30 min., viene cosi recuperato un secondo volume di surnattante (che va aggiunto nel pallone da rotavapor al surnattante già recuperato), Il pellet è stato nuovamente sospeso in metanolo 80% seguendo le fasi di agitazione e centrifugazione precedenti. Si recupera il surnattante che va sommato alle due quote prelevate durante il saggio per un volume totale di 15 ml.
Il surnattante ottenuto dal saggio (15ml) sono concentrati tramite evaporatore rotante fino al raggiungimento di un volume finale di 4 ml e conservati al freddo.
3.2 Dosaggio dei fenoli totali (Metodo di Folin-Ciocalteu)
Materiale
• Estratto dei campioni
• NaCO3 al 20% (P/V) • Reagente Folin-Ciocalteau • H2O Milli Q • Cuvette VIS • Provette Falcon Metodo
I fenoli totali sono stati quantificati spettrofotometricamente tramite il metodo del Folin Ciocalteu, adattato ai nostri campioni, in accordo con la metodica utilizzata da Barbolan et al., 2003. Il reattivo di Folin-Ciocalteu è costituito da una miscela di acido fosfotungstico (H3PW12O40) e
fosfomolibdico (H3PMo12O40) e si presenta come una soluzione gialla che
grazie all’ossidazione dei fenoli si riduce in una miscela di ossidi di tungsteno (W8O23) e molibdeno (Mo8O23) caratterizzata da una
colorazione blu.
L’analisi fornisce un dato che corrisponde al contenuto totale di fenoli in relazione alla variazione colorimetrica che viene misurata ad una lunghezza d’onda di 750 nm.
Per il dosaggio vengono aggiunti in una provetta di vetro:
• 25 μL di campione;
• 1250 μL di H2O Milli Q
• 125 μl di reagente Folin-Ciocalteu.
La miscela preparata viene incubata a temperatura ambiente per 8 minuti, affinché si realizzi la reazione di ossidoriduzione. Successivamente vengono aggiunti:
• 500 μL di una soluzione di (NaCO3) al 20% (p/v);
• 600 μL di H2O Milli-Q
Dopo 30 minuti di incubazione al buoi, la reazione si è stabilizzata: Na2WO4/Na2MoO4 (fenolo-MoW 11O40)-4 Mo(VI) (giallo) + e- fenolo
Mo(V) (blu)
Successivamente è stata misurata l’assorbanza della miscela a 750 nm in cuvette VIS con cammino ottico di 1 cm. Il contenuto in fenoli totali è espresso come mg equivalenti di acido gallico per grammo di peso secco, attraverso una retta di taratura ottenuta utilizzando lo standard di acido gallico a concentrazione nota.
La lettura dell’assorbanza a 750 nm è stata effettuata contro un bianco preparato utilizzando 25 μL di metanolo al 80% al posto del campione.
La retta dell'acido gallico
La retta di taratura dell’acido gallico è stata ottenuta utilizzando l'acido gallico puro, di cui è stato pesato 1 mg e disciolto in 1 mL di metanolo 80% (V/V) in modo da ottenere una soluzione madre con concentrazione finale di 1000 ppm (mg/l).
Partendo dalla soluzione madre sono state preparate in eppendorf, una serie di diluizioni seriali con Milli Q.
1000 ppm 500 ppm 250 ppm fino ad arrivare a 15,62 ppm di acido gallico.
Si costruisce la retta riportando in ascissa (x) la concentrazione e nelle ordinate (y) l'assorbanza. Si ottiene cosi la seguente retta:
Fig. 12 Retta di taratura dell’acido gallico per la determinazione dei fenoli totali
0 50 100 150 200 250 300 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 f(x) = 0,0010x + 0,0009 R² = 0,9991 ACIDO GALLICO CONC A B S
3.3 Dosaggio dei flavonoidi totali
Materiale • Cuvette VIS • Eppendorf • Acqua Milli Q • NaNO2 al 5% (P/V) • AlCl3 10% (P/V) • NaOH 1M MetodoI flavonoidi totali sono stati quantificati in accordo con il metodo di Kim et al., 2003. In una provetta si aggiungono:
• 100 μL di campione estratto;
• 60 μL di NaNO2 al 5% (p/v);
La miscela preparata viene incubata per 5 minuti e addizionata di:
• 40 μL di AlCl3 al 10% (p/v);
segue incubata per 5 minuti e al termine dei quali si aggiunge:
• 400 μL di NaOH 1M;
Sui campione, sono state fatte diluizioni seriali 1:2, 1:4, 1:8 con acqua Milli Q, per ogno dei quali sono state fatte 3 repliche.
Il contenuto di flavonoidi è stato misurato tramite lettura dell’assorbanza a 510 nm ed espresso come mg equivalenti di catechina su g di peso secco, attraverso una retta di taratura ottenuta utilizzando lo standard di catechina a concentrazione nota. La lettura dell’assorbanza a 510 nm è stata effettuata contro un bianco preparato utilizzando 25 μl di acqua Milli Q al posto del campione. La retta di taratura della catechina è stata ottenuta utilizzando catechina pura, pesata e disciolta in metanolo al 80% in modo da ottenere una soluzione madre con concentrazione finale di 1000 ppm. Partendo dalla soluzione madre sono state preparate una serie di provette con diluizioni seriali che vanno dalla concentrazione di 250 ppm fino ad arrivare a 15.64 ppm di catechina. La concentrazione di flavonoidi in soluzione è calcolata sulla base della seguente retta di taratura.
Fig. 13 Retta di taratura dell’acido gallico per la determinazione dei fenoli totali.
0 50 100 150 200 250 300 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 f(x) = 0,0048x + 0,0437 R² = 0,9984 CATECHINA Conc A bs
