Studio della bioattività degli acidi oligogalatturonici insaturi prodotti dagli scarti delle mele da parte delle pectinasi Alcaligenes faecalis AGS3 e Paenibacillus polymyxa S4

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 15830 (2022) Citare questo articolo

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La pectina è uno dei principali componenti strutturali della frutta ed è una fibra indigeribile costituita da unità di acido d-galatturonico con legame α (1-4). Questo studio indaga la degradazione microbica della pectina negli scarti delle mele e la produzione di composti bioattivi. Innanzitutto sono stati isolati e identificati i batteri che degradano la pectina, quindi l'attività pectinolitica è stata valutata mediante DNS. I prodotti sono stati valutati mediante TLC e LC-MS-ESI. Gli effetti antiossidanti sono stati studiati utilizzando DPPH e gli effetti antitumorali e la citotossicità sono stati analizzati mediante MTT e citometria a flusso. In questo studio sono stati introdotti due nuovi isolati batterici, Alcaligenes faecalis AGS3 e Paenibacillus polymyxa S4 con l'enzima pectinolitico. L'analisi della struttura ha mostrato che i prodotti della degradazione enzimatica includono acidi mono, di, tri e penta galatturonici insaturi con 74% e 69% RSA a 40 mg/mL per A. faecalis e P. polymyxa S4, rispettivamente. I risultati delle proprietà antitumorali sulle cellule MCF-7 mediante saggio MTT, per i prodotti di AGS3 e S4 a 40 mg/mL dopo 48 ore, hanno mostrato una sopravvivenza rispettivamente del 7% e del 9%. Nella valutazione citometrica a flusso, i composti di AGS3 a 40 mg/mL erano letali al 100% in 48 ore e per quanto riguarda l'isolato S4 ha causato la morte nel 98%. La valutazione della citotossicità sulle cellule L-929 non ha mostrato alcuna tossicità significativa sulle cellule viventi.

Con la crescita della popolazione della Terra, l’incremento della produzione alimentare per soddisfare i bisogni nutrizionali è sempre stata una delle principali preoccupazioni delle società umane. Questo aumento della produzione, insieme a fattori come l’urbanizzazione incontrollata e la mancanza di metodi adeguati di gestione e riciclaggio dei rifiuti, porta all’accumulo di rifiuti nell’ambiente, che provoca danni ambientali irreversibili1. Secondo l’Organizzazione delle Nazioni Unite per l’alimentazione e l’agricoltura (FAO), la produzione di frutta e verdura nel mondo ammonta a oltre 1,74 miliardi di tonnellate, di cui il 10-50% viene sprecato in diversi paesi. Il valore dello spreco alimentare nel mondo è stimato a 1.000 miliardi di dollari all’anno. Le risorse utilizzate per produrre tale quantità di cibo sprecato sono responsabili dell’emissione di 4,4 gigatonnellate di gas serra (equivalenti a CO2) all’anno, rendendo il cibo sprecato il terzo produttore di gas serra al mondo dopo Cina e Stati Uniti2.

L’entità delle perdite alimentari varia nelle diverse fasi della catena di produzione a seconda del tipo di prodotto, del livello di sviluppo economico e delle condizioni sociali e culturali di un’area geografica. Nel caso della frutta e della verdura, secondo lo studio della FAO, nelle zone industriali sono predominanti gli sprechi nelle fasi di raccolta, cernita e calibratura. Nelle aree in via di sviluppo, mentre la perdita di cibo è elevata durante le fasi di raccolta, cernita e classificazione, la quantità di sprechi durante la fase di lavorazione (14-21%) è molto più elevata che nelle aree sviluppate (meno del 2%)2,3. Questo mentre la maggior parte dei prodotti a base di frutta vengono lavorati prima del consumo, quindi oltre ad aumentare il valore, si mantengono anche la qualità e il numero di frutti sul mercato4. Durante il trattamento si accumulano grandi quantità di rifiuti, il che impone costi elevati per i trattamenti volti a ridurre il danno ambientale5,6. Pertanto, gli scarti della lavorazione della frutta non solo rappresentano quantità significative di rifiuti alimentari, il che significa gravi danni ambientali, ma indicano anche la perdita di nutrienti di alto valore7. Pertanto, la conversione dei rifiuti in prodotti a valore aggiunto è importante e necessaria per migliorare la sostenibilità e l’efficienza della filiera alimentare8.

Nel corso degli anni, in numerosi studi, la produzione di prodotti a valore aggiunto, attraverso la conversione microbica o processi enzimatici degli scarti della frutta come enzimi, bioetanolo, acidi organici, eteropolisaccaridi, composti aromatici, mangimi arricchiti con proteine, oligosaccaridi prebiotici e composti bioattivi , è stato studiato9. La lavorazione microbica delle fibre residue della frutta è un approccio relativamente nuovo che utilizza i rifiuti come monomeri per la sintesi di oligomeri benefici naturali10.