Struttura e proprietà della pectina e di oligosaccaridi pectinici da sottoprodotti agroalimentari

Recentemente, la ricerca sta focalizzando l’attenzione sullo sviluppo di tecnologie e strategie sostenibili per il riutilizzo delle enormi quantità (circa 90 milioni di tonnellate) di rifiuti e sottoprodotti alimentari generati ogni anno nell'Unione Europea. Infatti, tali rifiuti sono caratterizzati da un contenuto chimico abbastanza vario; questo rende i rifiuti un materiale grezzo adatto non solo per essere convertito in mangimi per animali, ma anche per la produzione di composti ad alto valore aggiunto. Il presente lavoro di tesi ha riguardato lo studio delle pectine derivate da rifiuti alimentari, in particolare la loro caratterizzazione, estrazione, trasformazione e riutilizzo. Il lavoro di tesi ha riguardato, da un lato, l'estrazione e la caratterizzazione di pectina da mangimi, prodotti a partire da rifiuti stabilizzati, e d'altra parte, la produzione e la caratterizzazione di oligosaccaridi pectinici (POS), considerati potenziali prebiotici, ottenuti da residui alimentari selezionati. In particolare, le pectine estratte da mangimi sono state caratterizzate per valutare l'effetto dei trattamenti tecnologici sui loro contenuto e struttura. Inoltre, alcuni rifiuti selezionati, in particolare la polpa di barbabietola da zucchero e le bucce di cipolla, sono stati investigati come fonte di POS da utilizzare come additivi per mangimi. Le miscele di POS, estratte dalla polpa di barbabietola da zucchero e separate mediante un reattore a membrana enzimatica, sono state caratterizzate per la loro struttura; in particolare, i principali oligomeri rilevati sono arabinani (DP2-10), ramnogalatturonani (DP3-6) in entrambe le forme libere e acetilate, e poligalatturonani (DP3-7), in entrambe le forme libere e metilate/acetilate. Le miscele di POS sono stati testate per la loro attività prebiotica monitorando la crescita di ceppi di Lattobacilli in presenza di POS nel mezzo di crescita. Gli oligosaccaridi pectici hanno mostrato un effetto di stimolazione sulla crescita microbica in modo ceppo-specifico e concentrazione-specifico, dimostrando di essere un promettente prodotto con proprietà prebiotiche. Inoltre, la tesi ha riguardato lo studio di bucce di cipolla come nuova fonte di POS. Le pectine sono state estratte utilizzando l’agente chelante sodioesametafosfato (SHMP) e idrolizzate in un reattore a membrana enzimatica. Il processo a flusso incrociato continuo attraverso membrana è stato ottimizzato, ottenendo la massima resa in POS ad entrambe le concentrazioni di substrato 25 g/L e 50 g/L. Le frazioni di POS prodotte sono state caratterizzate per la struttura e l'attività prebiotica. L'analisi ha rivelato la presenza di poligalatturonani con DP 2-8 in forma libera, ma anche nella forma acetilata/metilata. Tuttavia, gli esperimenti preliminari per l’attività prebiotica hanno rivelato come le miscele POS abbiano un effetto di inibizione sulla crescita di ceppi di Lattobacilli rispetto all'assenza di campione nel mezzo, effetto questo che potrebbe essere dovuto alla presenza di SHMP nelle frazioni di POS. Tuttavia, la crescita rispetto alla presenza del solo SHMP è stata potenziata dai POS, indicando come questi oligomeri potrebbero effettivamente stimolare la crescita batterica. Pertanto, ulteriori esperimenti sono necessari al fine di valutare la potenziale attività prebiotica di POS da bucce di cipolla. Gli strumenti analitici utilizzati nel presente studio hanno fornito una profonda conoscenza sulla composizione e sulle proprietà funzionali dei mangimi derivati da rifiuti alimentari in termini di contenuto di pectina. Inoltre, la struttura e la composizione chimica di oligosaccaridi pectinici sono state studiate in dettaglio e, dato l'effetto di stimolazione che essi possono esercitare su batteri lattici in modo ceppo-, concentrazione- e fonte-specifico, i POS potrebbero rappresentare un nuovo prodotto promettente nel campo dei prebiotici.