9 Aprile
2021
Impiego “antico” di spezie ed erbe aromatiche negli alimenti
Funzione aromatizzante e conservante, utilizzate per conferire sapore, coprire colori e
odori di alterazione
Fonti storiche Cina 3000 a.C.
Antico Egitto Bibbia
Fenici Greci Romani Arabi
Centro America Via delle spezie
Compagnia delle Indie
ASerio_Unite
Oli essenziali e idrolati
OE: composizione complessa in numero e classi di composti differenti
Un concentrato di principi attivi!
OE: Prodotti per
idrodistillazione di vegetali interi
o di loro parti
Idrolati o acque aromatiche residue dalla
distillazione
ASerio_Unite
Gli idrolati
Storicamente note come “acque floreali”, erano principalmente prodotti a partire da fiori.
Originariamente gli idrolati erano il prodotto ricercato e non gli oli essenziali.
A partire dal 1500, crescente attenzione verso gli oli essenziali e progressivo abbandono degli idrolati, ad eccezione di rosa e arancia.
Recupero negli ultimi decenni
Fonti storiche Antico Egitto Greci
Romani
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Gli idrolati: applicazioni tradizionali
AROMATERAPIA:
proprietà antimicrobiche, analgesiche, antiossidanti
e anticoagulanti
PROFUMERIA:
ben tollerati dalla pelle come tonici, lozioni, dopobarba e in creme
ERBORISTERIA:
infusi per combattere disordini intestinali, acidità gastrica e malattie
polmonari (Origanum compactum).
CUCINA:
diluiti come bevande (timo, origano, fiori d’arancio), come aromatizzanti di dolci
e pietanze (acqua di rose, lavanda, melissa, salvia
sclarea) IMPIEGHI
INNOVATIVI?
ASerio_Unite
La shelf-life degli alimenti: Una sfida costante per le aziende alimentari
Intervallo di tempo durante il quale l’alimento mantiene un livello di sicurezza e qualità accettabili in condizioni ambientali
definite.
ASerio_Unite
I numeri dello spreco alimentare nel mondo
ASerio_Unite
https://www.ildenaro.it/acli-napoli-campo-spreco-alimentare-poverta/ ASerio_Unite
La shelf-life degli alimenti
Cause Biologiche
Cause Chimico-fisiche
ASerio_Unite
I consumatori richiedono alimenti miracolosi che siano totalmente naturali, con zero calorie, zero grassi e colesterolo, gusto delizioso,
ottime caratteristiche nutrizionali, prezzo contenuto, rispettosi dell’ambiente, con un packaging “verde” … e che garantiscano un
fisico perfetto, l’amore e l’immortalità.
Carol Brookins, 1999 (Global Food and Agriculture Summit)
The big (green) challenge!
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Etichetta pulita: la sfida
L’etichetta pulita indica che un prodotto alimentare è stato ottenuto senza l’ausilio di alcuni ingredienti
ASerio_Unite
Il consumatore predilige alimenti con liste di ingredienti brevi, senza
additivi e coloranti
“CLEAN LABEL” (ETICHETTA PULITA):
MAX 5-8 INGREDIENTI, IL PIÙ POSSIBILE NATURALI, SENZA ADDITIVI E COLORANTI
SENZA GRASSI ESTRANEI
SFIDA PER LE AZIENDE ALIMENTARI:
+ “naturalità” - ingredienti
=
stesse sicurezza e vita commerciale del prodotto?
ASerio_Unite
Tecnologie di conservazione
“naturali”:
OLI ESSENZIALI
ESTRATTI VEGETALI OZONO
ALTE PRESSIONI IDROSTATICHE IMPULSI LUCE
ALTA FREQUENZA
PLASMA
ANTIMICROBICI NATURALI
IDROLATI
ASerio_Unite
OE : azione antiossidante
IndustrialCropsandProducts43 (2013) 587–595
ContentslistsavailableatSciVerseScienceDirect
IndustrialCropsandProducts
j o u r n alhom ep a g e :w w w . e l s e v i e r . c o m / l o c a t e / i n d c r o p
Chemicalcompositionandantibacterialandantioxidantpropertiesof commercialessentialoils
BárbaraTeixeiraa,b,AntónioMarquesa,∗,CristinaRamosa,NunoR.Nengc,JoséM.F.Nogueirac, JorgeAlexandreSaraivab,MariaLeonorNunesa
aResearchUnitofUpgradingofFisheryandFarmedProducts,NationalInstituteofBiologicalResources(INRB,I.P./L-IPIMAR),AvenidadeBrasília,1449-006Lisbon,Portugal bResearchGroupofOrganicChemistry,NaturalandAgro-foodProducts(QOPNA),ChemistryDepartment,AveiroUniversity,CampusUniversitáriodeSantiago,3810-193Aveiro, Portugal
cChemistryDepartment,FacultyofSciences,LisbonUniversity,CampoGrandeC8,1749-016Lisbon,Portugal
articleinfo Articlehistory:
Received20February2012 Receivedinrevisedform13July2012 Accepted31July2012 Keywords:
Antibacterialactivity Antioxidantactivity Essentialoil Chemicalcomposition
abstract
Theaimofthisworkwastodeterminetheeffectivenessof17essentialoilstoinhibitthegrowthofseven food-bornespoilageandpathogenicbacterialstrains(Brochothrixthermosphacta,Escherichiacoli,Listeria innocua,Listeriamonocytogenes,Pseudomonasputida,SalmonellatyphimuriumandShewanellaputrefa- ciens).Additionally,theantioxidantactivity(byfreeradicalscavengingactivityandferricreducingpower) andthechemicalcompositionoftheseessentialoilswereevaluated.Allessentialoilsinhibitedthegrowth ofatleastfourbacteriatested,andlowervaluesofminimuminhibitoryconcentration(<3.0mgmL−1) wereneededtoinhibitP.putida.Thehighestreductions(8.0logCFUmL−1)wereachievedwithcoriander, origanumandrosemaryessentialoilsforL.innocua,aswellaswiththymeessentialoilforbothListeria strains.Theresultsshowedthatfortheevaluationofantibacterialactivityofplantessentialoils,bac- terialcountsshouldbeperformedinsteadofabsorbancereadingswhenusingmicrodilutionmethods.
Regardingtheantioxidantactivity,cloveandoriganumessentialoilsshowedthestrongestantioxidant properties.Essentialoilsshowedagreatvarietyofcompoundsintheirchemicalcompositions,someof thosewithknownantibacterialandantioxidantproperties.Inconclusion,alltestedessentialoilshave verystrongpotentialapplicabilityasantibacterialandantioxidantagentsforfoodandpharmaceutical industries.
© 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.
1.Introduction
Essentialoilsarecomplexmixturesofvolatilecompoundswith strongodorthataresynthesizedinseveralplantorgans,includ- ingbuds,flowers,leaves,stems,twigs,seeds,fruits,roots,wood orbark,andstoredinsecretorycells,cavities,canals,epidermic cellsorglandulartrichomes(FranzandNovak,2010;Bakkalietal., 2008).Thesevolatilecompoundshavediverseecologicalfunctions, actingasdefensivesubstancesagainstmicroorganismsandherbi- vores,butcanalsobeimportanttoattractinsectsforthedispersion ofpollensandseeds(Bakkalietal.,2008).
Essentialoilshavetherapeuticusesinhumanmedicinedueto itsanticancer,antinociceptive,antiphlogistic,antiviral,antibacte- rialandantioxidantproperties(Buchbauer,2010).Additionally,the useofessentialoilsisbecomingpopulartoincreasetheshelf-life offoodproducts,sinceconsumersaremoreconsciousaboutthe
∗ Correspondingauthor.Tel.:+351213027025;fax:+351213015948.
E-mailaddresses:amarques@ipimar.pt,marquesam@yahoo.com(A.Marques).
URL:http://www.inrb.pt/ipimar(A.Marques).
healthproblemscausedbyseveralsyntheticpreservatives(Gómez- Estacaetal.,2010;HolleyandPatel,2005).Syntheticpreservatives thatareaddedinfooditems,asantimicrobialsandantioxidants, areconsideredtobewithoutpotentialadverseeffectsandareclas- sifiedasgenerallyrecognizedassafe.However,therehavebeen problemsconcerningthesafetyofsomechemicals,includingthe possibilityofallergiesfrombenzoicacidandsulphites,theforma- tionofcarcinogenicnitrosaminesfromnitrites,andthepossible rodentcarcinogenicityofbutylatedhydroxyanisoleandbutylated hydroxytoluene(ParkeandLewis,1992).
Studieswithessentialoilsasfoodadditivesrevealedtobe advantageous,asobservedbytheincreaseinfoodshelf-life (Chouliaraetal.,2007).Still,theamountofessentialoilsusedwas determinantfortheacceptance,asstrongaromasofessentialoils mightbeimpartedtofoodproducts(Chouliaraetal.,2007).Several factorsinfluencethechemicalcompositionofplantessentialoils, includingthespecies,partoftheplant,seasonofharvesting,geo- graphicalorigin,andalsotheextractionmethod,andconsequently theirbioactiveproperties(Bakkalietal.,2008;Müller-Riebauetal., 1997;Putievskyetal.,1986;Viljoenetal.,2005;Jordánetal.,2006;
Mejrietal.,2010).Theantibacterialandantioxidantproperties 0926-6690/$–seefrontmatter © 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.
http://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.07.069
OE :azione antimicrobica
Review
Essential oils as antimicrobials in food systems e A review Juliany Rivera Caloa,b, Philip G. Crandalla,b, Corliss A. O'Bryana,b, Steven C. Rickea,b,*
aDepartment of Food Science, University of Arkansas, Fayetteville, AR, USA bCenter for Food Safety, University of Arkansas, Fayetteville, AR, USA
a r t i c l e i n f o Article history:
Received 9 September 2014 Received in revised form 12 December 2014 Accepted 19 December 2014 Available online 28 January 2015 Keywords:
Natural antimicrobials Essential oils Foodborne pathogens
a b s t r a c t
Many consumers are demanding foods without what they perceive as artificial and harmful chemicals, including many used as antimicrobials and preservatives in food. Consequently, interest in more natural, non-synthesized, antimicrobials as potential alternatives to conventional antimicrobials to extend shelf life and combat foodborne pathogens has heightened. Aromatic plants and their components have been examined as potential inhibitors of bacterial growth and most of their properties have been linked to essential oils and other secondary plant metabolites. Historically, essential oils from different sources have been widely promoted for their potential antimicrobial capabilities. In this review, mechanisms of antimicrobial action, and the antimicrobial properties of plant essential oils are discussed, including their mode of action, effectiveness, synergistic effects, major components and use in foods.
©2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Contents
1. Introduction . . . 111
2. Essential oils . . . 112
2.1. Properties of essential oils . . . 112
2.2. Mode of action of essential oils . . . 112
3. Antimicrobial effects of EOs . . . 113
4. EOs in food systems . . . 114
4.1. Effect of EOs . . . 114
4.2. Encapsulation, films and vapors . . . 115
4.3. Combined effects . . . 115
5. Conclusions . . . 116
References . . . 116
1. Introduction
In recent years, aromatic plants and their extracts have been examined for their effectiveness for food safety and preservation applications (Fisher & Phillips, 2008; Gyawali & Ibrahim, 2014;
Prakash, Media, Mishra, & Dubey, 2015) and have received atten- tion as growth and health promoters (Brenes & Roura, 2010). Most
of their properties are due to their essential oils (EOs) and other secondary plant metabolite components (Brenes & Roura, 2010).
Phytochemicals, such as EOs, are naturally occurring antimicrobials found in many plants that have been shown to be effective in a variety of applications by decreasing growth and survival of mi- croorganisms (Callaway et al., 2011). In addition, EOs exhibit anti- microbial properties that may make them suitable alternatives to antibiotics (Chaves et al., 2008). These potential attributes and an increasing demand for natural food additive options have led to an interest in the use of EOs as potential alternative antimicrobials (Fisher & Phillips, 2008; Sol!orzano-Santos & Miranda-Novales, 2012).
*Corresponding author. Department of Food Science, University of Arkansas, Fayetteville, AR 72704, USA. Tel.: þ1 479 575 4678; fax: þ1 479 575 6936.
E-mail address:sricke@uark.edu(S.C. Ricke).
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Food Control
j o u r n a l h o me p a g e :w w w . e l s e v i e r . c o m/ l o ca t e / f o o d c o n t
http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2014.12.040 0956-7135/© 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Food Control 54 (2015) 111e119
ASerio_Unite
Idrolati: la composizione chimica
Gli idrolati contengono piccole concentrazioni di oli essenziali.
Composizione simile ai corrispettivi OE o anche molto diversa (fino al 50%), con composti tipici degli idrolati (es. composti ossigenati).
no linalil acetato Composizione ≠ OE
ASerio_Unite
La conoscenza del chemotipo di un idrolato è fondamentale per determinarne la potenziale
applicazione
Timolo e carvacrolo
=
attività antibatterica
Composti fenolici (carvacrolo, carvone,
cinnamaldeide)
=
attività antifungina
Sesquiterpeni ossigenati (zingiberenolo 1 e 2, farnesolo)
=
attività antiossidante e riduzione del glutatione
Burt, 2004
Grande Tovar et al., 2018
ASerio_Unite
Attività antibatterica in vitro
L’azione antimicrobica è stata scientificamente provata in vitro nei confronti di batteri patogeni di interesse
alimentare, come Listeria monocytogenes, Salmonella spp., Staphylococcus aureus, sporigeni come Bacillus cereus, di lieviti
come Candida albicans.
ASerio_Unite
Attività antifungina in vitro
Attività comprovata nei confronti di muffe fitopatogene come Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani e Fusarium oxysporum.
ASerio_Unite
Idrolati con maggiore attività antiossidante in vitro sono risultati quelli con maggiore quantità di timolo e carvacrolo
Attività antiossidante in vitro
ASerio_Unite
OLI ESSENZIALI IDROLATI
EFFICACIA
ANTIMICROBICA
Elevata in vitro Minore in situ
In vitro e in situ Ma inferiore agli OE!
EFFICACIA
ANTIOSSIDANTE
In vitro e in situ In vitro
Scarsi report in situ
APPLICABILITA’
Necessità di emulsionamento No necessità di emulsionamentoMODALITA’ DI APPLICAZIONE
Immersione, spraying, trattamenti superficiali,
incapsulamento
Immersione, spraying, trattamenti superficiali
Le differenze
ASerio_Unite
Idrolati e oli essenziali come antiossidanti:
prospettive di applicazione nell’industria alimentare!
IL CASO: GLI ESTRATTI DI ROSMARINO - hanno ottenuto il numero E 392
- stanno sostituendo gli antiossidanti convenzionali - immagine “green” e “consumer-friendly”
- costi compatibili con l’additivo sostituito
E per idrolati e oli essenziali?
Per le applicazioni in ambito alimentare, si fa riferimento al Regolamento (CE) N. 1334/2008 che disciplina aromi e alcuni ingredienti aromatizzanti destinati ad essere impiegati
negli alimenti.
ASerio_Unite
Potenziali applicazioni degli idrolati
in ambito alimentare
ASerio_Unite
LE APPLICAZIONI IN SITU:
Idrolati su matrici vegetali
Efficacia almeno fino a 60 minuti dal
trattamento, nei confronti di Escherichia
coli O157:H7 e
Salmonella Typhimurium
ASerio_Unite
LE APPLICAZIONI IN SITU:
idrolati su vegetali
I campioni trattati con idrolati sono stati generalmente considerati accettabili dai panelisti, in particolare quelli trattati con foglie di alloro
e sideritis.
ASerio_Unite
Laurus nobilis Rosmarinus officinalis
Salvia officinalis Thymus vulgaris
S. aureus ATCC 25923 su cubetti di mele (1x1x1 cm), immersi completamente in idrolati.
Carvacrolo 48.30%
Timolo 17.55%
…e il sapore?
ASerio_Unite
Olio essenziale e idrolato di Pelargonium graveolens:
efficacia in vitro contro St. aureus e Enterobacter aerogenes.
Idrolato di Pelargonium graveolens applicato in zuppa di broccoli in concentrazione di 1000 ppm.
MA:
L’idrolato ha determinato l’incremento di 4 log UFC/g per St. aureus e 3 log UFC/g per E.
aerogenes.
OE attivo anche in situ
?
Interferenza con il sistema alimentare
?
ASerio_Unite
2. Applicazione di idrolati in situ su frutta e vegetali
in trattamenti post- raccolta
Attività antifungina di idrolato di T. capitatus (95% carvacrolo) nei confronti della crescita del micelio e della produzione di spore in vitro e
in situ.
ASerio_Unite
Daucus carota subsp. sativus
Azione antifungina spiccata nei confronti di Botrytis cinerea
OE: geranil linalolo (50,3%)
Idrolato: miristicina (17,8%), metil-eugenolo (11,9%) e (E)-metil-iso-eugenolo (8,2%) Frutti lavati con idrolato
(0,1 mL/L di acqua).
OE (0,01 mL) su dischetti di carta da filtro posti nel contenitore
ASerio_Unite
3. Applicazione di idrolati in
situ su superfici: il biofilm
Idrolato di fiori di arancio nell’inibizione dellaformazione di biofilm da parte di Listeria monocytogenes.
L’efficacia nella rimozione del biofilm formato da L. monocytogenes, ceppo tipo ATCC 7644, 2 isolati clinici e 5 alimentari è stata valutata su superfici di polistirene e acciaio inox.
Maggiore efficacia su polistirene.
Riduzione del biofilm fino al 57%.
(Maggio et al., UNITE, work in progress!)
ASerio_Unite
0,5% Benzalconio cloruro
75% Idrolato T. capitata
100% Idrolato T. capitata Quantificazione della
fluorescenza durante i trattamenti
Rapida inattivazione delle cellule anche all’interno della
struttura del biofilm.
ASerio_Unite
Le certezze
Attività antibatterica Attività antifungina Attività antiossidante
Contrasto dell’antibiotico- resistenza
Valorizzazione di prodotti
“secondari”
Le possibilità
Sinergia con altre molecole bioattive Impiego in packaging anti-microbico Necessità di studi in situ
ASerio_Unite
1. Efficacia degli idrolati nel trattamento del biofilm
2. Contrasto del deterioriamento post-raccolta di frutta e verdura, efficacia nel lavaggio e nella disinfezione di vegetali, estensione della shelf-life dei prodotti.
3. L’effetto inibente è spesso limitato nel tempo, ma adatto a esigenze di disinfezione di prodotti alimentari destinati al consumo immediato.
4. La formulazione idrofila degli idrolati, ne rende l’applicazione semplice, ne facilita il risciacquo, e l’odore, delicato e poco persistente, generalmente non determina un impatto negativo sulle caratteristiche sensoriali del prodotto su cui sono applicati.
GLI ID R OLA T I N EGLI A LI MEN T I
ASerio_Unite
Grazie a voi
per la cortese attenzione
La natura non fa nulla di inutile.
(Aristotele)
aserio@unite.it
