AISSA 2009 Izzo - IRIS Università di Pisa

Valorizzazione delle proprietà nutraceutiche di piante coltivate in idroponica
Sgherri Cristina(1), Pinzino Calogero(2), Navari-Izzo Flavia(1), Izzo Riccardo(1)
Dipartimento di Chimica e Biotecnologie Agrarie, Facoltà di Agraria, Università di Pisa
(2)
Istituto per i Processi Chimico-Fisici, C.N.R., Area della Ricerca del C.N.R. di Pisa
(1)
Parole Chiave: Echinacea angustifolia, Ocimum basilicum, EPR, DPPH, sale di Fremy
Introduzione
Spezie ed erbe aromatiche sono considerate componenti essenziali per diete e terapie
mediche dal momento che è stata dimostrata la loro capacità di ritardare sia
l’invecchiamento che il deterioramento dei tessuti biologici dovuti alla formazione di
specie reattive dell’ossigeno, ROS. L’importanza degli antiossidanti nel prevenire questi
danni rende le spezie e le erbe aromatiche, di cui esse sono ricche, utili anche come agenti
conservanti naturali dei cibi (Calucci et al. 2003).
Nelle cellule vegetali si possono distinguere fondamentalmente due tipi di antiossidanti:
idrofili e lipofili. Tra i primi risultano di particolare importanza la Vitamina C (acido
ascorbico) e tra i secondi la Vitamina E (tocoferolo).
Per la determinazione del potere antiossidativo di un estratto vegetale è consolidato l’uso
di metodi che prevedono l’impiego di radicali liberi stabili. La spettroscopia EPR (Electron
Paramagnetic Resonance) è una tecnica analitica che misura direttamente i radicali liberi e
risulta molto specifica.
L’uso della coltivazione idroponica per le colture orticole e di piante medicinali presenta
numerosi vantaggi tra i quali un miglior controllo delle condizioni di coltivazione e
dell’uso di fitofarmaci, il che permette incrementi di resa. La coltura idroponica è già stata
applicata alla coltivazione dell’Echinacea angustifolia DC. (Pacifici et al. 2007), pianta il
cui impiego fitoterapico è conosciuto sin dall’antichità, ed alla coltivazione del basilico
(Azienda “Le Campore”, Massarosa, Lucca), importante visto il grande mercato esistente
per la produzione del “pesto alla genovese”. Si rende quindi necessario conoscere le
eventuali variazioni delle proprietà nutraceutiche del prodotto ottenuto in idroponica
rispetto a quello cresciuto a terra.
Lo scopo del presente lavoro è quello di studiare le variazioni del potere antiradicalico di
estratti lipofili e idrofili di piante di E. angustifolia ed Ocimum basilicum coltivate a terra
ed in idroponica, utilizzando come metodo di indagine la tecnica EPR.
Materiali e Metodi
Piante di E. angustifolia sono state cresciute in serra sia in idroponica (EH) che in vaso
(EV) alle condizioni riportate da Pacifici et al. (2007). Foglie di basilico sono state
prelevate sia da piante di 35 gg di età, cresciute a terra (S35) con tecniche di coltivazione
tradizionale, sia da piante di 20 (H20) e 35 (H35) gg di età, cresciute in idroponica presso
l’Azienda Agricola “Le Campore” (Massarosa, Lucca) e destinate rispettivamente al
mercato ligure ed a quello toscano. Estratti fogliari idrofili e lipofili sono stati ottenuti
secondo Sgherri et al. (2007). La determinazione del potere antiradicalico mediante EPR è
stata eseguita impiegando due radicali stabili di cui uno idrofilo, il sale di Fremy
(nitrosodisulfonato di potassio), ed uno lipofilo, l’1,1-difenil-2-picrilidrazile (DPPH). Le
cinetiche di decadimento dei radicali da parte degli estratti fogliari sono state registrate
secondo quanto riportato da Sgherri et al. (2007). Nella miscela di incubazione il sale di
Fremy risultava 0.5 mM mentre il DPPH 3.3 mM.
Risultati e discussione
Gli spettri EPR del radicale lipofilo DPPH mostrano una riduzione di ampiezza già dopo 5
min dall’aggiunta dell’estratto lipidico di E. angustifolia e possiamo osservare come già a
tale tempo la riduzione in ampiezza, e quindi il numero di radicali DPPH ridotti dagli
antiossidanti presenti nell’estratto lipidico, sia maggiore nel caso della pianta cresciuta in
idroponica rispetto a quella cresciuta in vaso (Fig. 1).
Registrando nel tempo la riduzione di ampiezza del radicale sale di Fremy e DPPH,in
seguito rispettivamente all’aggiunta di estratto idrofilo e lipofilo di foglie di E.
angustifolia, si ottengono delle cinetiche di decadimento del radicale simili a quelle
riportate nel caso della Salvia officinalis in Sgherri et al. (2007).
600
DPPH
DPPH + EV
DPPH + EH
Ampiezza EPR
360
120
-120
-360
-600
3210
3232
3254
3276
3298
3320
Gauss
Fig. 1. Spettri EPR del radicale DPPH in assenza (nero) od in presenza di estratto lipidico di foglie di E.
angustifolia cresciuta in vaso (rosso) od in idroponica (blu).
Dalla costante cinetica del decadimento dovuto agli antiossidanti si ricava il potere
antiradicalico dell’estratto da noi espresso come n° radicali ridotti per g di sostanza fresca
o secca (Figs. 2 e 3). Per l’E. angustifolia i valori sono stati espressi sulla sostanza fresca
essendo le variazioni di sostanza secca trascurabili tra i campioni cresciuti in idroponica e
quelli cresciuti in vaso.
Echinacea angustifolia DC.
n° radicali ridotti (x 10 16)/g S.F.
100
FS
DPPH
75
50
25
0
EH
EV
Fig. 2. Potere antiradicalico di estratti acquosi (FS) e lipidici (DPPH) di foglie di E. angustifolia cresciuta in
idroponica (EH) ed in vaso (EV).
Nonostante questo, l’E. angustifolia (Fig. 2), così come il basilico (Fig. 3), presenta un
potere antiradicalico maggiore sia dell’estratto idrofilo che di quello lipofilo se coltivata in
condizioni idroponiche. In entrambi i casi, inoltre, il potere antiradicalico dell’estratto
idrofilo risulta superiore a quello dell’estratto lipofilo. Questi dati sono in accordo con i
contenuti di Vitamina C, Vitamina E e carotenoidi che risultano diminuiti nel basilico
cresciuto a terra per 35 gg rispetto a quello coltivato in idroponica (Sgherri et al. 2008).
n° radicali ridotti (x 10 19)/g S.S.
Ocimum basilicum L.
30
FS
DPPH
20
10
0
H20
H35
S35
Fig. 3. Potere antiradicalico di estratti acquosi (FS) e lipidici (DPPH) di foglie di O. basilicum cresciuto in
idroponica per 20 (H20) e 35 (H35) gg ed a terra per 35 gg (S35).
Conclusioni
Lo spettrometro EPR permette di seguire la cinetica delle reazioni e la registrazione della
eventuale formazione di altre specie radicaliche. Da tali cinetiche si ricava che il potere
antiradicalico delle foglie di piante di E. angustifolia e basilico risulta superiore se queste
sono coltivate in idroponica. Infatti, la coltivazione idroponica ottimizza le condizioni di
crescita, riducendo la suscettibilità delle piante agli stress ambientali, causa di stress
ossidativo (Sgherri et al. 2008). L’ossidazione delle molecole, impegnate nella difesa
contro i radicali liberi, come le vitamine C ed E, risulta quindi inferiore rispetto alla
coltivazione a terra e le foglie risultano arricchite della loro forma ridotta, attiva nel
metabolismo antiossidativo, aumentandone il valore nutraceutico (Sgherri et al. 2008).
Bibliografia
Calucci L., Pinzino C., Zandomeneghi M., Capocchi A., Ghiringhelli S., Saviozzi
F., Tozzi S., Galleschi L. 2003. J. Agric. Food Chem. 51: 927-934.
Pacifici S., Tozzini L., Maggini R., Pardossi A., Tognoni F. 2007. In “Colture
artificiali di piante medicinali”, Pardossi A., Tognoni F. e Mensuali A. (Eds.), Aracne
Editrice, pp.21-36.
Sgherri C., Navari F., Pinzino C., Izzo R. 2008. XXVI Convegno della Società
Italiana di Chimica Agraria, Palermo, 30 Settembre-3 Ottobre.
Sgherri C., Pinzino C., Izzo R., Navari-Izzo F. 2007. In “Colture artificiali di piante
medicinali”, Pardossi A., Tognoni F. e Mensuali A. (Eds.), Aracne Editrice, pp. 139-146.