Valorizzazione degli scarti di Beta vulgaris var Rubra per applicazioni cosmetiche: estrazione ecocompatibile e studi di funzionalità

Abstract

Lo scopo dello studio è stato lo sviluppo di una metodica estrattiva green, microonde mediata, utilizzando solventi ecocompatibili come i NaDES (Natural Deep Eutectic Solvents), per ottenere nuovi ingredienti sicuri ed efficaci da scarti agroalimentari, in particolare dai gambi di barbabietola, secondo i principi della green extraction e dell’economia circolare. I NaDES sono solventi green che hanno la capacità di creare una struttura sovramolecolare grazie alla presenza di accettori di legami a idrogeno e donatori legami a idrogeno, inoltre la loro polarità consente buona affinità con le microonde. Lo studio ha previsto un primo step in cui sono stati studiati diversi sistemi eutettici e sono stati selezionati i migliori in termini di tempo di formazione del NaDES, viscosità e stabilità allo stoccaggio. Scelti i NaDES più appropriati, si è passati all’estrazione della matrice vegetale e alla sua caratterizzazione, per una valutazione comparativa del metodo le estrazioni sono state effettuate anche in acqua nelle stesse condizioni sperimentali. L’efficacia estrattiva dei diversi solventi è stata valutata mediante la determinazione del contenuto fenolico totale TPC tramite il test di Folin-Ciacalteu, anche in paragone con gli estratti acquosi. Il saggio del DDPH ha valutato l’attività antiossidante (RSA%) degli estratti. La stabilità delle miscele estrattive è stata studiata visivamente e con analisi spettrofotometrica UV-vis, determinando il contenuto di betacianine. L’efficienza estrattiva ha dato risultati ideali con estrazione mediante attivazione a microonde per 5 min con recuperi da 0.39 a 0.51 mg di TPC da gambi freschi. L’attività antiossidante degli estratti con attivazione a MW ha dato buoni risultati con un range che va dal 39% al 59%. Monitorando il contenuto di betacianine è risultato evidente che i NaDES forniscono una stabilità rilevante ai nuovi complessi (fino a tre mesi) rispetto all'acqua.

The aim of this study was the development of a green, microwave-mediated extraction method using environmentally friendly and sustainable solvents such as NaDES (Natural Deep Eutectic Solvents) to obtain new safe, effective and stable ingredients from beetroot stalks, following the principles of green extraction and circular economy. NaDES are green solvents and they have the ability to create a supramolecular structure due to the presence of hydrogen bond acceptors (HBAs) such as choline chloride or betaine and hydrogen bond donors (HBDs) such as fructose, citric acid, urea and glycerol, plus their polarity allows them to be used with microwave activation. The study involved an initial step in which different eutectic systems were selected and the best ones were selected in terms of NaDES formation time, viscosity and storage stability. Once the most appropriate eutectic solvents were identified, the plant matrix was extracted and characterized; for comparative evaluation of the method, extractions were also carried out in water under the same experimental conditions. The extraction efficiency of the different solvents was evaluated by determining the total phenolic content TPC by the Folin-Ciacalteu test, also in comparison with aqueous extracts. The potential as antioxidant agents (Radical Scavenger Activity-RSA) of the extracts was evaluated,with thr DPPH test. Finally, the stability of the extracting mixtures was monitored (up to three months), by determination of betacyanin content by UV-vis spectrophotometric analysis. Extractive efficiency gave ideal results with extraction by microwave activation for 5 min with recoveries from 0.39 to 0.51 mg in TPC of fresh stems. The antioxidant activity of the extracts with microwave activation also gave good results with a range from 39% to 59%. By monitoring betacyanin content by UV-vis spectrophotometric analysis, it was evident that NaDES provided relevant stability to the new complex.