Vitamine e minerali – Nutra Horizons 3/2023
Progetto Fil.Pa.Nu. | Italia
IL CARCIOFO, COLTIVAZIONE, IMPATTO ECONOMICO, IMPORTANZA NUTRIZIONALE
Il carciofo è una coltura tipicamente mediterranea, atteso che le più recenti statistiche sulla coltivazione e produzione di questa ortiva da pieno campo nel Mondo testimoniano come oltre l’80% dei 120 mila ettari globalmente coltivati ricada nei Paesi che si affacciano sul Bacino del Mediterraneo (1). Tra questi ultimi, l’Italia spicca in termini di superfici investite e produzioni, ribadendo ancora oggi la sua leadership a livello mondiale in virtù dei circa 40 mila ha coltivati e di una produzione totale annua di circa 380 mila t (1). In Italia, il carciofo riveste peraltro un rilevante significato economico e sociale, in relazione soprattutto alla prevalente concentrazione della coltivazione in alcuni distretti produttivi delle regioni centro-meridionali ed insulari. In questi ultimi comprensori territoriali, e soprattutto in Sicilia ove la cinaricoltura appare ad oggi ancorata alla prevalente destinazione del prodotto al mercato fresco, risulta necessaria una spinta innovativa volta ad una migliore valorizzazione del prodotto. Da alcuni anni, fermo restante per il carciofo la prevalenza del consumo allo stato fresco o trasformato in prodotti surgelati, liofilizzati, sott’olio, ecc., si vanno profilando nuove utilizzazioni sia in campo alimentare che farmaceutico. Recentemente l’attenzione si è concentrata sulla possibile integrazione delle semole e delle farine di frumento con sfarinati ottenuti sia dalle infiorescenze eduli (capolini), immature e tenere, che dagli scarti di campo e della lavorazione industriale del carciofo. Oltre ad un apprezzabile contenuto di proteine, sali minerali e vitamine, i capolini di carciofo ed i sottoprodotti sono infatti ricchi in principi attivi con proprietà ‘funzionali’ note fin dall’antichità. Tra questi si annoverano soprattutto i polifenoli e la fibra alimentare.
IL PROGETTO PER LA VALORIZZAZIONE DEL CARCIOFO
Il Progetto ‘Definizione di una filiera ecosostenibile della pasta nutraceutica arricchita al carciofo’ (Fil.Pa.Nu.) nasce dall’esigenza di accogliere sia la crescente attenzione da parte del consumatore verso prodotti biofortificati che di innovare due comparti economicamente rilevanti dell’agro-alimentare in Italia, quali la cinaricoltura e la cerealicoltura.
Il progetto Fil.Pa.Nu., nato dalla collaborazione tra il Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione ed Ambiente (Di3A) dell’Università di Catania e numerose aziende agricole del territorio siciliano, vanta la collaborazione esterna con lo spin-off universitario ‘High Materials Innovation s.r.l.’ di Parma per la validazione del flow-sheet per la realizzazione di sfarinati di carciofo ad alto valore nutraceutico, da utilizzare per la produzione di pasta secca fortificata e funzionale. In particolare, gli sfarinati di carciofo sono stati ottenuti dalle frazioni eduli (ricettacoli) dei capolini delle cultivar ‛Apollo’ e ‛Violetto di Sicilia’, che sono stati inizialmente sottoposti a trattamento con acqua addizionata con il 5% di cloruro di calcio e il 2% di acido citrico per 24 ore, successivamente sgrondati, essiccati e moliti. Le farine così ottenute sono state analizzate presso il Di3A e lo spin-off universitario di Parma, onde verificarne le proprietà nutraceutiche, tecnologiche e microbiologiche.
I POLIFENOLI
I risultati ottenuti nell’ambito del progetto Fil.Pa.Nu. dimostrano il potenziale arricchimento della semola di frumento duro in sostanze polifenoliche, derivante dalla integrazione con gli sfarinati di carciofo. A prescindere dalla cultivar, è infatti importante sottolineare come i polifenoli totali siano apparsi in media 13 volte superiori negli sfarinati di carciofo piuttosto che nella semola delle varietà di frumento duro esaminate. Riguardo l’attività antiossidante, l’incremento risulta più contenuto (+3,5 volte in media), ma di indiscutibile rilevanza sotto il profilo salutistico.
FIBRA ALIMENTARE PREBIOTICA
La fibra alimentare rappresenta la parte commestibile delle piante in grado di svolgere un ruolo chiave per la salute umana in relazione a loro specifiche caratteristiche, quali: resistenza alla digestione e all’assorbimento nell’intestino tenue umano con fermentazione completa o parziale da parte della microflora nel colon (azione prebiotica). I prebiotici stimolano la crescita dei probiotici e quindi la produzione dei loro metaboliti, quali gli acidi grassi a catena corta e ramificata e costituiscono una componente di primaria importanza di molti alimenti funzionali.
Il concetto di “prebiotici”, introdotto nel 1995 e mantenuto ancora oggi, li descrive come “componenti alimentari non digeribili che influiscono positivamente sulla salute dell’ospite stimolando selettivamente la crescita o l’attività di specifici batteri presenti nel colon, con conseguente miglioramento dello stato di salute dell’ospite” (5).
Il carciofo, come altri membri della famiglia delle Asteraceae, sintetizza ed accumula come principale riserva di carboidrati oligo e polisaccaridi della classe dei fruttani, strutturalmente simili all’inulina commerciale estratta da radice di cicoria. Questa classe di carboidrati è ampiamente impiegata quale ingrediente funzionale nella preparazione di diversi alimenti, sia per applicazioni tecnologiche come sostitutiva di grassi e zuccheri che per le proprietà prebiotiche e i noti benefici per la salute.
Un ulteriore motivo del recente interesse per le inuline è dovuto alle numerose evidenze scientifiche che dimostrano gli effetti benefici sull’assorbimento di minerali, sulla composizione dei lipidi nel sangue e riguardo la possibile prevenzione del cancro del colon. Inoltre, l’inulina è una fibra ipocalorica potenzialmente utilizzabile nella produzione di alimenti a ridotto contenuto di grassi. Non ultimo, l’effetto salutare dell’inulina può essere associato alla realizzazione di alimenti a basso valore glicemico.
Nel corso di questo progetto è stata condotta una indagine volta a caratterizzare la frazione oligo e polisaccaridica dei fruttani presenti in due diverse cultivar siciliane, quali ‘Violetto di Sicilia’ e ‘Apollo’. L’indagine è stata eseguita avvalendosi di tecniche analitiche strumentali, quali la spettrofotometria infrarossa in riflettanza totale attenuata (FTIR-ATR), la cromatografia per esclusione sterica (HPLC-SEC), e verificando la distribuzione oligo e polisaccaridica mediante cromatografia ad alta risoluzione a scambio anionico forte con rivelazione amperometrica pulsata (HPAEC-PAD), avvalendosi di protocolli analitici precedentemente sviluppati e validati (6,7). Un esempio della distribuzione della frazione mono, oligo e polisaccaridica di questa variegata classe di carboidrati presente nei capolini di carciofo è riportato in Figura 3.
I risultati conseguiti dimostrano che la composizione e la polidispersità, sia della frazione oligo che polisaccaridica, dipendono dalla specie vegetale, dalla fase del suo ciclo vitale, dalla data di raccolta e dalle procedure di estrazione e post-estrazione. Riguardo le cultivar di carciofo i tempi di raccolta possono influenzare il livello dei parametri biochimici che caratterizzano tale prodotto orticolo, incluso il profilo quali e quantitativo della frazione monosaccaridica e di quella oligo- e polisaccaridica con spiccate prerogative prebiotiche, evidenziando le potenziali applicazioni delle farine di carciofo ad alto valore nutraceutico.
ASPETTI MICROBIOLOGICI E TECNOLOGICI DELLE FARINE
Sono stati valutati i parametri chimico-fisici (umidità relativa UR%, attività dell’acqua Aw, pH, e parametri colorimetrici CIE-L*ab), tecnologici (capacità di assorbimento di acqua WB e olio OB) e microbiologici (carica mesofila totale, lieviti e muffe, Enterobacteriaceae) degli sfarinati di carciofo. È stata altresì valutata la capacità di inibire l’α-glucosidasi, enzima metabolico coinvolto nell’idrolisi dei carboidrati e la cui inibizione potrebbe avere un ruolo nel trattamento di alcune patologie, tra cui il diabete (8). I parametri chimico-fisici e tecnologici degli sfarinati ottenuti dai ricettacoli di ‘Apollo’ e ‘Violetto di Sicilia’ sono riportati in Tab. 1.
Lo sfarinato ottenuto dai ricettacoli di ‛Apollo’ risulta avere valori di UR% e Aw più alti rispetto a quello ottenuto da ‛Violetto di Sicilia’, così come maggiore risulta la capacità di assorbimento di acqua (WB) e olio (OB). Considerando i parametri colorimetrici, emerge come il parametro L*, che esprime la luminosità e dà pertanto informazioni importati su quanto si mantenga vivido il colore degli sfarinati a seguito del processo di essiccazione, si mantenga pressoché costante. Per valutare, invece, la capacità di inibizione dell’α-glucosidasi, gli sfarinati sono stati sottoposti a due diverse estrazioni acquose: a temperatura ambiente (20 °C) per 24 ore e a 90 °C per 30 minuti. Di particolare interesse i valori espressi come % per l’inibizione dell’α-glucosidasi, superiore per l’estratto a 90 °C per entrambi gli sfarinati, rispetto all’estrazione a temperatura ambiente.
Lo sfarinato ottenuto dai ricettacoli di ‛Apollo’ risulta avere valori di UR% e Aw più alti rispetto a quello ottenuto da ‛Violetto di Sicilia’, così come maggiore risulta la capacità di assorbimento di acqua (WB) e olio (OB). Considerando i parametri colorimetrici, emerge come il parametro L*, che esprime la luminosità e dà pertanto informazioni importati su quanto si mantenga vivido il colore degli sfarinati a seguito del processo di essiccazione, si mantenga pressoché costante. Per valutare, invece, la capacità di inibizione dell’α-glucosidasi, gli sfarinati sono stati sottoposti a due diverse estrazioni acquose: a temperatura ambiente (20 °C) per 24 ore e a 90 °C per 30 minuti. Di particolare interesse i valori espressi come % per l’inibizione dell’α-glucosidasi, superiore per l’estratto a 90 °C per entrambi gli sfarinati, rispetto all’estrazione a temperatura ambiente.
La valutazione dei parametri microbiologici condotta sugli sfarinati di entrambe le varietà di carciofo ha messo in luce, per tutti i parametri considerati, valori al sotto del limite di rilevabilità del metodo di conta vitale in piastra per lo sfarinato da ‛Apollo’ e solo una bassa carica mesofila totale (3.59 log UFC/g) per lo sfarinato da ‛Violetto di Sicilia’.
ASPETTI MICROBIOLOGICI E TECNOLOGICI DELLE FARINE
CONCLUSIONI
Il carciofo, alimento tipicamente mediterraneo dalle riconosciute proprietà funzionali, potrebbe assumere rilevante interesse per la biofortificazione della semola di frumento duro, nella misura in cui vengano valutati attentamente i fattori pre- e post-raccolta che possono incidere sulla concentrazione in sostanze bioattive, sulle proprietà tecnologiche e sulla stabilità microbiologica. In quest’ottica, il progetto Fil.Pa.Nu. ha consentito di validare, grazie ad un approccio scientifico interdisciplinare, un flow-sheet per la produzione di sfarinati di carciofo per la produzione di farina di carciofo utilizzabile come ingrediente funzionale in alimenti processati, come la pasta ed il pane.
Riferimenti bibliografici
- FAO (2023). Statistical database. http://www.faostat.fao.org.
- Brat, P., Georgé, S., Bellamy, A., Du Chaffaut, L., Scalbert, A., Mennen, L., Arnault, N., & Amiot ,M.J. (2006). Daily polyphenol intake in france from fruit and vegetables. The Journal of Nutrition, 136, 2368-2373. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16920856/
- Lombardo, S., Pandino, G., Mauromicale, G., Knödler, M., Carle, R., & Schieber, A. (2010). Influence of genotype, harvest time and plant part on polyphenolic composition of globe artichoke (Cynara cardunculus L. var. scolymus (L.) Fiori). Food Chemistry, 119, 1175-1181. https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/20103048253
- Pandino, G., Courts, F.L., Lombardo, S., Mauromicale, G., & Williamson G. (2010). Caffeyolquinic acids and flavonoids in the immature inflorescence of globe artichoke, wild and cultivated cardoon (Cynara cardunculus L.). Journal of Agriculture and Food Chemistry , 58, 1026-1031. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jf903311j
- Gibson, G.R., Roberfroid M.B. (1995) Dietary modulation of the human colonic microbiota: introducing the concept of prebiotics. J. Nutr., 125 (6) 1401-1412. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7782892/
- Borromei, C., Cavazza, A., Corradini, C., Vatteroni, C., Bazzini, A., Ferrari, R., Merusi, P. (2010). Validated HPAEC-PAD method for prebiotics determination in synbiotic fermented milks during shelf life. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 397, 127–135. https://air.unipr.it/handle/11381/2441673?mode=full.61
- Corradini, C., Cavazza, A., Bignardi, C. (2012). High-Performance anion-exchange chromatography coupled with pulsed electrochemical detection as a powerful tool to evaluate carbohydrates of food interest: principles and applications. International Journal of Carbohydrate Chemistry, article ID 487564. https://www.hindawi.com/journals/ijcc/2012/487564/
- Assefa, S.T., Yang, E.-Y., Chae, S.-Y., Song, M., Lee, J., Cho, M.-C., & Jang, S. (2020). Alpha glucosidase inhibitory activities of plants with focus on common vegetables. Plants, 9(1), 2. https://www.mdpi.com/2223-7747/9/1/2
Biografia
https://carciofiamo.it/fil-pa-nu/
Partecipanti al progetto:
Sara Lombardo, Gaetano Pandino, Rosa Palmeri, Cristina Restuccia, Giovanni Mauromicale
Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente (Di3A), Università di Catania
Claudio Corradini, Antonella Cavazza
Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma
High Materials Innovation srl, Parma
Giuseppe Cupane
Violetto Ramacchese Cooperativa Agricola a r.l.
Santo Aparo
Innovation broker