Agro-Food By-Products as Sustainable Resources: Exploring Analytical Approaches for the Characterization and Development of Functional Foods and Active Packaging in a Circular Economy Perspective

I sottoprodotti industriali agroalimentari come bucce, semi e fibre sono ricchi di composti bioattivi, tra cui antiossidanti, composti fenolici, carotenoidi e fibre alimentari. Molti di questi composti sono già conosciuti, e presentano proprietà antiossidanti, antinfiammatorie e antimicrobiche, che li rendono validi per nuove applicazioni, tra cui nell'industria alimentare, farmaceutica e cosmetica. Questa ricerca ha evidenziato il potenziale dei sottoprodotti di carciofo e pomodoro come fonti alternative di composti bioattivi ad alto valore aggiunto, per applicazioni industriali. Lo studio sui sottoprodotti del carciofo ha previsto l'utilizzo tecniche analitiche come la spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FTIR-ATR), saggi spettrofotometrici e cromatografia liquida (HPLC) per indagare la loro composizione chimica, in particolare i profili dei carboidrati, per applicazioni come la produzione di pasta nutraceutica arricchita con queste matrici. Sono stati analizzati anche gli effetti dei trattamenti industriali sulle proprietà dei sottoprodotti del carciofo, per capire come la lavorazione influisca sulla sua composizione chimica di queste matrici. I sottoprodotti del pomodoro, compresi bucce e semi, sono stati valutati per il loro potenziale nutrizionale e funzionale, evidenziando l'importanza delle condizioni di conservazione per la gestione stagionale dei sottoprodotti. I componenti bioattivi come licopene, β-carotene e composti fenolici sono stati caratterizzati utilizzando saggi spettrofotometrici e tecniche avanzate come l'estrazione con fluido supercritico e la cromatografia con fluido supercritico accoppiata alla spettrometria di massa (SFE-SFC-QqQ/MS). La ricerca ha dimostrato che le formulazioni di imballaggi a base biologica possono eguagliare o superare le prestazioni di conservazione delle plastiche tradizionali, con eccellenti capacità di conservazione a breve termine nel caso della bioplastica. Un altro lavoro ha riguardato l'ottimizzazione delle condizioni di estrazione di Pressurized Liquid Extraction (PLE) mediante Response Surface Methodology (RSM) per migliorare l'efficienza, massimizzando il recupero di composti bioattivi con forti proprietà antiossidanti. La caratterizzazione di questi estratti ha rivelato un'inibizione enzimatica contro gli enzimi correlati alla malattia di Alzheimer e ha mostrato un potenziale antinfiammatorio e neuroprotettivo. Il profilo metabolomico e gli studi di docking molecolare in silico hanno identificato interazioni tra enzimi chiave e flavonoidi abbondanti, evidenziando il potenziale di questi estratti nello sviluppo di agenti neuroprotettivi. Sono state esplorate anche applicazioni innovative, tra cui tecniche di incapsulamento come l'essiccazione spray e la nanoemulsione, per stabilizzare gli estratti ricchi di carotenoidi e migliorarne la biodisponibilità in sistemi alimentari e nutraceutici. È stato sviluppato uno spray antiossidante a base biologica, ricco di composti fenolici e carotenoidi, come alternativa naturale e sostenibile ai conservanti sintetici, che riduce efficacemente l'ossidazione dei lipidi negli alimenti deperibili. Sono stati sviluppati rivestimenti biodegradabili arricchiti con polifenoli e flavonoidi derivati dal pomodoro per migliorare le proprietà idrofobiche e di barriera dei materiali a base di cellulosa, offrendo soluzioni sostenibili per l'imballaggio funzionale. Questi progressi sottolineano il potenziale dei sottoprodotti agroalimentari come risorse sostenibili per ridurre i rifiuti, migliorare la qualità degli alimenti e sostenere pratiche industriali rispettose dell'ambiente. Questo lavoro ha contribuito in modo significativo allo sviluppo di alternative alla plastica in un contesto di economia circolare e si allinea con gli obiettivi globali di sostenibilità.