IT201900019781A1 - Processo di estrazione di mele da dirado o di residui di lavorazione delle mele ed estratti ottenuti - Google Patents
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Description
Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:
“PROCESSO DI ESTRAZIONE DI MELE DA DIRADO O DI RESIDUI DI LAVORAZIONE DELLE MELE ED ESTRATTI OTTENUTI”
La presente invenzione riguarda la preparazione di estratti ottenuti da mele immature raccolte come materiale da dirado nella produzione industriale delle mele oppure da residui industriali di lavorazione delle mele quali bucce e torsoli e matrice fibrosa, nonché dei formulati che li contengono.
Descrizione dell’invenzione:
La mela è tradizionalmente considerata sinonimo di salute e benessere. Recenti evidenze scientifiche hanno confermato il valore nutrizionale e salutistico delle mele, correlabile al loro contenuto in vitamine (C, PP, B1; B2, A), sali minerali, pectina, tannini, polifenoli, triterpeni e altri composti responsabili di proprietà benefiche sul sistema cardiovascolare, immunitario, metabolico, muscolare e respiratorio.
E’ stato descritto ad esempio che il consumo di due mele al giorno della varietà Annurca determina, dopo solo otto settimane, una significativa riduzione media dei livelli di colesterolo totale e del colesterolo LDL e un aumento del colesterolo HDL (Tenore, G. C. et al., Journal of the Science of Food and Agriculture, 97(7), 2107–2115, 2016). Il contenuto di polifenoli in altre varietà, sia pure in quantità diverse, fa ritenere che le proprietà ipocolesterolemizzanti non siano esclusive della sola varietà Annurca.
Il potenziale chemiopreventivo dei polifenoli contenuti in tre varietà di mele (Annurca, Red Delicious e Golden Delicious) è stato studiato da Scafuri B et al. in Scientific Reports, volume 6, Article number: 32516 (2016).
I polifenoli non sono peraltro gli unici componenti attivi contenuti nelle mele. Altrettanto importanti nel determinare le proprietà salutari delle mele sono altre classi di composti, quali terpeni pentaciclici (acido ursolico) in grado di stimolare la sintesi proteica, fitormoni quali acido abscissico, diidrocalconi (floretina, floridzina) ad attività ipoglicemica.
Il contenuto di tali sostanze risulta maggiore nelle mele immature, disponibili in grandi quantità dall’operazione di diradamento delle piante di melo, pratica fondamentale per assicurare non solo una produzione di mele di adeguata pezzatura, ma anche per garantire la fioritura nella stagione successiva. Le mele da dirado costituiscono fino al 60-65% dei frutti presenti sulla pianta prima della maturazione. Dopo il diradamento, le mele acerbe della dimensione di 1-3 cm sono lasciate sul terreno oppure utilizzate come biomassa per la produzione di biofuel. Ne è stato proposto anche l’impiego nell’industria dei mangimi, nonostante la presenza di elevate percentuali di tannini e di polifenoli, circa 10 volte superiore a quello delle mele mature, con possibili effetti anti-nutrizionali.
Sono stati descritti estratti di mele immature per uso come ingredienti attivi di composizioni nutraceutiche. Ad esempio KR100331578, CN102210471, KR20100112226 ed EP657169 descrivono processi di estrazione di polifenoli da mele immature per mezzo di tecniche diverse (pressatura, enzimolisi, estrazione, cromatografia e simili).
Descrizione dell’invenzione:
Si è ora trovato un processo di preparazione di estratti di mele immature o di residui di lavorazione delle mele che consente di ottenere un estratto migliorato rispetto a quelli ad oggi descritti, prevalentemente focalizzati sulla sola componente polifenolica. Utilizzando infatti una opportuna sequenza di passaggi e miscelando sia il succo sia il residuo solido ottenuti da uno stadio di pressatura dopo trattamento enzimatico, si ottiene un estratto contenente, in aggiunta a polifenoli, anche triterpeni pentaciclici quali acido ursolico ed oleanolico, amirina, steroli, acido abscissico, floridzina glucoside e floridzina xiloside, floretina.
La frazione di polifenoli, presenti come tali o in forma di glicosidi, contiene catechina, epicatechina, dimero B1, dimero B2, procianidina C1, tetrameri, pentameri ed esameri e quantità oligomeriche misurabili fino a dodecameri, quercetina, quercitrina, rutina, acido clorogenico e suoi isomeri, acido idrossicinnamico.
Il processo dell’invenzione comprende:
a) macinazione delle mele immature e/o di residui di lavorazione delle mele; b) trattamento del macinato con cellulasi e pectinasi a 15-35°C per 10-60 minuti in ambiente acido;
c) pressatura in continuo a pressioni comprese tra 100 e 300 bars;
d) essiccazione della parte solida fino a consistenza pastosa e riscaldamento del liquido a temperature comprese fra 50 e 80°C, preferibilmente 60°C o 70°C, per un tempo di 10-30 minuti.
e) trattamento del liquido dello stadio d) con pectinasi a una temperatura compresa fra 50 e 70°C;
f) filtrazione e cromatografia di adsorbimento del filtrato eluendo con etanolo o con miscele di etanolo : acqua 9:1;
g) concentrazione dell’eluato e aggiunta del concentrato al prodotto solido essiccato nello stadio d);
h) polverizzazione o micronizzazione della miscela dallo stadio g).
Alternativamente, prima dello stadio b) il macinato viene riscaldato in fascio tubiero o tecnica equivalente a temperature comprese fra 75 e 90°C per un tempo variabile da 5 a 15 minuti per l’inattivazione degli enzimi idrolitici e successivamente raffreddato a 50°C e addizionato di cellulasi e pectinasi-Le mele immature utilizzabili secondo l’invenzione possono appartenere a qualsiasi varietà. Le varietà Gala, Fuji, Bella del Bosco, Rosa mantovana, Annurca, Elstar, Golden Delicius, Red Delicius, Granny Smith, Renetta, Renetta del Canada sono preferite, specie una miscela di almeno due, più preferibilmente almeno tre di tali varietà.
In alternativa o in aggiunta alle mele immature si possono impiegare bucce, torsoli e matrice fibrosa, in generale materiale di scarto della lavorazione dei frutti finalizzata alla preparazione di gelatine, succhi, puree e simili. I sottoprodotti delle lavorazioni industriali che prevedono la separazione della buccia con relativo shock termico devono essere usati entro un tempo massimo di tre mesi dalla raccolta dei frutti per l’alta degradabilità dei principi attivi.
Le varietà vengono mescolate direttamente al momento della raccolta e conservate ad una temperatura compresa fra 0 e 4°C, preferibilmente 2°C. A questa temperatura, dopo lavaggio accurato con soluzione acidula, sono grossolanamente macinate in presenza o meno di vitamina C o di acidi organici quali acido citrico, tartarico, malico o simili, per l’inattivazione delle ossidasi.
Il materiale è poi riscaldato ad una temperatura compresa fra 15 e 35°C, preferibilmente 25°C, ed addizionato con una miscela enzimatica (per mezzo di un miscelatore meccanico) costituita da cellulasi e pectinasi per un tempo variabile compreso fra 10 e 60 min, preferibilmente 15 min. e quindi pressato in continuo a pressioni variabili tra 100 e 300 bars, preferibilmente 200 bars.
In alternativa, la macinazione è effettuata con simultaneo trattamento della biomassa a temperature comprese fra 75 e 90°C per la totale inibizione di ossidasi ed enzimi idrolitici per un tempo compreso fra 5 e 15 minuti. Dopo raffreddamento a 40-60°C, preferibilmente a 50°C, si effettua il trattamento con cellulasi e pectinasi Il materiale pressato (parte solida) è mandato all’essiccamento mentre il succo è rapidamente pastorizzato a temperature comprese fra 50 e 80°C, preferibilmente 70°C per un tempo di 10-30 minuti.
Il liquido viene raffreddato a 50-70°C ed addizionato con pectinasi fino all’ottenimento di una soluzione che viene filtrata per centrifugazione o passaggio su filtro a press o sottoposto a microfiltrazione su membrana con cut- off di 5000 Dalton. Nel caso di shock termico iniziale si procede con la pressatura seguendo il procedimento precedente.
Il filtrato è fatto assorbire su una colonna contenente resina di assorbimento polistirenica XAD7 o equivalente lavando con la minima quantità di acqua deionizzata fino a completa eliminazione delle sostanze non assorbibili dalla resina.
La resina viene eluita con etanolo al 95% o con una miscela di etanolo/acqua 9/1 v/v e l’eluato, dopo concentrazione a volume ridotto, viene addizionato al materiale precedentemente essiccato. La miscela delle due frazioni viene quindi essiccata e sottoposta a micronizzazione.
L’estratto ottenibile dal processo contiene flavanoli (catechina, epicatechina e procianidine A2 e B2 in forma monomera, trimera o tetramera), flavonoli (quercetine e quercetin-glucosidi), flavoni (apigenina), diidrocalconi (floretina, foridzina e glucosidi), acidi idrossicinnamici (acido p-cumarico, acido caffeoilchinico, triterpeni (acido ursolico, oleanolico, maslinico, annurico e boswellico ), acido abscissico e suoi glicosidi e acido indolacetico.
Le percentuali sul peso secco dell’estratto di alcuni dei componenti caratteristici sono riportate di seguito:
- acido clorogenico da 6 a 9%, preferibilmente 6%;
- acido abscissico, suoi esteri e glicosidi tra 0,1 e 0,5%;
- triterpeni pentaciclici espressi in acido ursolico tra 4 e 8%, preferibilmente 7%;
- floridzina e floretina glucosidi tra 5 e 9%, preferibilmente 6%;
- procianidina B1 e procianidina B2 da 2.5 a 5%;
- polifenoli tra 45 e 70% preferibilmente 50%;
- quercetina glucosidi fra 5 e 15%.
I calconi floridzina e floretina sono in grado di influenzare i processi epigenetici, cambiamenti genetici non codificati nella sequenza del DNA, che giocano un ruolo importante nell’espressione genica delle cellule del tumore mammario. I calconi interagiscono anche col trasporto del glucosio sodio-dipendente a livello intestinale e quindi, attraverso la riduzione dell’assorbimento del glucosio, riducono il picco glicemico postprandiale con effetti positivi per il trattamento e prevenzione del diabete.
I polifenoli, come la quercetina, inibiscono le sulfotransferasi coinvolte nel metabolismo di ormoni tiroidei, steroidi e catecolamine.
Le procianidine sono potenti antimutageni, intervengono nell’infiammazione a livello dell’inflammosoma, sono dotati di attività antiproliferativa e agiscono a livello epigenetico e sulla immunità innata. Tali sostanze sono inoltre utili nel prevenire il degrado cognitivo e gli stati di depressioni tipici dell’anziano.
Gli estratti dell’invenzione possono essere aggiunti ad alimenti oppure sono formulati in composizioni farmaceutiche, nutraceutiche o presidi medici secondo tecniche convenzionali come descritto, per esempio, in "Remington’s Pharmaceutical Handbook", Mack Publishing Co., N.Y., USA. Esempi di formulazioni orali sono compresse, confetti, capsule di gelatina molle e dura, capsule di cellulosa, barrette.
Forme di somministrazione particolarmente adatte sono compresse, capsule o barrette ricche di fibre, in particolare fibre di Citrus aurantium var bergamia molto ricche in polifenoli attivi sul metabolismo lipidico e glucidico. Secondo un ulteriore aspetto, le composizioni dell’invenzione potranno contenere altri composti o estratti fitoterapici ad attività sinergica o complementare.
Le composizioni possono in particolare contenere uno o più dei seguenti componenti:
- estratti di Vitis vinifera, Cyclanthera pedata, Olea europea, Rosmarinus officinalis, Salvia officinalis, Zingiber officinale, Vaccinium myrtillus, Taraxacum officinalis, Citrus aurantium varietà bergamia (bergamotto), Citrus reticulata (mandarino), Leuzea carthamoides, Bacopa monnieri, Pisum sativum, Centella asiatica, fagioli, lupino, residui di spremitura degli agrumi, sesamo, mandorle, pula di riso, grano saraceno;
- amminoacidi;
- vitamine
- oligoelementi;
- acido lipoico;
- fosfoserina;
- fosfolipidi;
- creatina e creatinina.
Le composizioni dell’invenzione sono particolarmente utili per la riduzione dell’appetito in soggetti affetti da accumulo di grasso superfluo e per il trattamento dell’obesità e della sarcopenia in bambini e anziani. Per il trattamento della sarcopenia è particolarmente indicata l’associazione con fonti vegetali ricche di proteine come fagioli, lupino, residui di spremitura degli agrumi, sesamo, mandorle, pula di riso e grano saraceno. Le composizioni sono inoltre utili, grazie al loro effetto immunoregolatore, per la prevenzione delle più comuni patologie di tipo infiammatorio.
Gli esempi più sotto riportati illustreranno ulteriormente l’invenzione.
Esempio 1 - Preparazione della matrice arricchita in principi attivi di mele acerbe.
500 kg di mele acerbe Golden, Fuji, Bella del Bosco e Rosa mantovana in rapporti circa uguali, raccolte ad un mese dalla fioritura e conservate per un mese in frigorifero ad una temperatura di 2°C (tempi tecnici di raccolta e stoccaggio) accuratamente lavate in mescolatore con una soluzione acquosa contenente lo 0.05% di acido citrico vengono grossolanamente macinate in mulino a martelli e la poltiglia addizionata di una soluzione di pectinasi (0.1 %) viene riscaldata in tunnel lineare predisposto a 25°C per un tempo di 20 min. La massa entra in continuo in presse dove viene sottoposta ad una filtrazione forzata ad una pressione di 200 bar. Il residuo viene di spremitura viene essiccato in essiccatore a letto fluido fino ad eliminazione dell’acqua fino ad un contenuto del 3% sulla biomassa. Si ottengono 14 Kg di residuo avente un colore giallo/verde. Il succo spremuto è sottoposto ad un successivo trattamento enzimatico con pectinasi e centrifugazione fino all’ottenimento di una soluzione limpida. Questa soluzione viene passata su 20 L di resina di assorbimento XAD7 lavando con acqua demineralizzata fino a completa eliminazione delle sostanze non trattenute dalla resina. Alla fine dell’eluizione con acqua la resina viene eluita con etanolo 95% fino a completo ricupero del trattenuto monitorando l’eluato per TLC: la soluzione parzialmente idroalcolica è concentrata a piccolo volume e aggiunta al residuo essiccato di spremitura; il tutto, dopo accurata omogeneizzazione della polvere, viene essiccato fino ad eliminazione dell’acqua e micronizzato.
Si ottiene un prodotto avente le caratteristiche seguenti:
Polvere verde-beige contenente acido clorogenico 1.2%, procianidine dimeriche 0.6%, polifenoli totali 10%, floridzina 2.15% e triterpeni tetraciclici espressi in acido ursolico 2.6% ( percentuali sul peso dell’estratto).
Esempio 2 - Preparazione della matrice arricchita in principi attivi di mele acerbe.
500 kg di mele acerbe Golden, Fuji, Bella del Bosco e Rosa mantovana in rapporti circa uguali, raccolte ad un mese dalla fioritura e conservate per un mese in frigorifero ad una temperatura di 2°C, accuratamente lavate, vengono grossolanamente macinate in mulino a martelli e la poltiglia immediatamente riscaldata in fascio tubiero di opportuna dimensione a 80°C per il tempo di passaggio compreso fra 10 e 15 minuti; la poltiglia raffreddata a 50°C viene addizionata di una soluzione di pectinasi (0.1 %) e mantenuta in tunnel lineare alla stessa temperatura per un tempo di 20 min. La massa entra in continuo in presse dove viene sottoposta ad una filtrazione forzata ad una pressione di 200 bar. Il residuo di spremitura viene essiccato in essiccatore rotante con temperatura variante da 500 a 600°C per l’eliminazione dell’acqua fino ad un contenuto del 3% sulla biomassa che avviene nell’arco di 3-5 min. Si ottengono 18 Kg di residuo avente un colore giallo/verde. Il succo spremuto è sottoposto a centrifugazione fino all’ottenimento di una soluzione limpida. Questa soluzione, come nell’esempio 1, viene passata su 20L di resina di assorbimento XAD7 lavando con acqua demineralizzata fino a completa eliminazione delle sostanze non trattenute dalla resina. Alla fine dell’eluizione con acqua, la resina viene eluita con etanolo 95% fino a completo ricupero del trattenuto monitorando l’eluato per TLC: la soluzione parzialmente idroalcolica viene concentrata a piccolo volume e aggiunta al residuo essiccato di spremitura; il tutto, dopo accurata omogeneizzazione della polvere, viene essiccato fino ad eliminazione dell’acqua e micronizzato.
Si ottiene un prodotto avente le caratteristiche seguenti:
Polvere verde-beige contenente acido clorogenico 2.1%, procianidine dimeriche 0.85%, polifenoli totali 16%, floridzina 2.1%, quercetina derivati 1,1% e triterpeni tetraciclici espressi in acido ursolico 4.1% (percentuali sul peso dell’estratto).
Esempio 3 - Preparazione di barrette da 20 g di residuo di mele secondo l’esempio 2 addizionati di vitamine del gruppo B e di catalizzatori della sintesi proteica.
Barrette sono preparate secondo le attrezzature e l’esperienza degli addetti al lavoro. Ciascuna barretta da 20 g contiene
Prodotto essiccato di mela acerba esempio 2 5 gr Estratto di Bacopa monnieri 100 mg Fosfolipidi 20% fosfatidilserina 150 mg Fosforilserina 150 mg Vitamina B6 25 mg Acetilglutammina 100 mg Glucomannano 3 g Citrus bergamia polpa micronizzata 5 g Caseinato di calcio 3 g Riso soffiato 5 g Aroma arancia con ricopertura di cioccolato fondente.
Esempio 4 - Barrette dolci da 20 g
Barrette sono preparate secondo le attrezzature e l’esperienza degli addetti a . Ciascuna barretta da 20 g contiene:
Prodotto essiccato di mela acerba esempio 1 3 gr Estratto di Bacopa monnieri 100 mg Estratto di Centella asiatica 25 mg Acido α-lipoico 150 mg Fosfolipidi 20% fosfatidilserina 150 mg Fosforilserina 50 mg Vitamina B6 25 mg Acetilglutammina 100 mg Asparagina 60 mg Creatina 60 mg Arginina 50 mg Aspartato di zinco 30 mg Cromo picolinato 10 mg Selenio 50 µ Glucomannano 3 g Citrus bergamia polpa micronizzata proteine 15% 5 g Caseinato di calcio 2 g Riso soffiato 5 g Aroma arancia con ricopertura di cioccolato fondente.
Esempio 5 - Preparazione di barrette da 30 g di residuo di mele secondo l’esempio 1 addizionati di vitamine del gruppo B e di catalizzatori della sintesi proteica.
Prodotto essiccato di mela acerba esempio 1 3 gr Estratto di Leuzea carthamoides 20% ecdisoni 100 mg Fosforilserina 150 mg Vitamina B6 25 mg Acetilglutammina 500 mg Glucomannano 3 g Citrus bergamia polpa micronizzata 5 g Pisum sativum seme micronizzato 10 g Riso soffiato 5 g Asparagina 60 mg Creatina 60 mg Arginina 50 mg Aspartato di zinco 30 mg Cromo picolinato 10 mg Aroma arancia con ricopertura di cioccolato fondente.
Esempio 6 - Preparazione di barrette da 30 g di residuo di mele secondo l’esempio 1 addizionati di vitamine del gruppo B e di estratto di Cyclanthera pedata e Taraxacum officinale per sindrome metabolica
Prodotto essiccato di mela acerba esempio 1 3 gr Estratto di Cyclanthera pedata 100 mg Estratto di Taraxacum officinale 150 mg Vitamina B6 25 mg Acetilglutammina 500 mg Glucomannano 3 g Citrus bergamia polpa micronizzata 5 g Riso soffiato 5 g Asparagina 60 mg Creatina 60 mg Arginina 50 mg Aspartato di zinco 30 mg Cromo picolinato 10 mg Aroma arancia con ricopertura di cioccolato fondente.
Esempio 7 - Studio clinico su soggetti anziani affetti da diabete di tipo 2 caratterizzati da iperglicemia, perdita lieve di memoria, ipertensione moderata e fragilità capillare.
21 pazienti affetti da diabete in cross-over (Tabella 1) sono stati trattati con placebo o con il formulato dell’esempio 3.
I pazienti all’anamnesi dopo screening in base ai criteri di inclusione ed esclusione secondo protocollo avevano il seguente profilo di base:
Oltre alla glicemia e ai principali parametri lipidici, si sono misurati gli isoprostani nelle urine come indice di ossidazione vascolare
Tabella 1 Caratteristica dei pazienti
La determinazione degli isoprostani 8-iso-PGF2α nelle urine è variata da 63.8± 31 pmol/mmol creatinina all’ammissione a 59± 22 dopo trattamento. Il confronto con placebo rispetto al dato di ammissione è variato da 64.8± 27.1 per il placebo a 55.2± 17.1. L’escrezione urinaria di 8-iso-PGF2α8-iso-PGF2α8-iso-PGF2α durante il periodo di wash-out fra i due trattamenti in crossover è stato di 62.82± 27.1 Dai dati sopra esposti si evince l’efficacia della formulazione dell’invenzione per il trattamento del sovrappeso, diabete di tipo 2 ed obesità.
Claims (11)
- RIVENDICAZIONI 1. Processo di preparazione di estratti di mele immature o di residui di lavorazione delle mele che comprende: a) macinazione delle mele immature o dei residui di lavorazione delle mele; b) trattamento del macinato con cellulasi e pectinasi a 15-35°C per 10-60 minuti in ambiente acido; c) pressatura in continuo a pressioni comprese tra 100 e 300 bars; d) essiccazione della parte solida fino a consistenza pastosa e riscaldamento del liquido a temperature comprese fra 50 e 80°C, preferibilmente 70°C per un tempo di 10-30 minuti. e) trattamento del liquido dello stadio d) con pectinasi a 50-70°C; f) filtrazione e cromatografia di adsorbimento del filtrato eluendo con etanolo o con miscele di etanolo : acqua 9:1; g) concentrazione dell’eluato e aggiunta del concentrato al prodotto solido essiccato nello stadio d); h) polverizzazione o micronizzazione della miscela dallo stadio g).
- 2. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui le mele appartengono alle varietà Gala, Fuji, Bella del Bosco, Rosa mantovana, Annurca, Elstar, Golden Delicius, Red Delicius, Granny Smith, Renetta, Renetta del Canada.
- 3. Processo secondo la rivendicazione 2 in cui si impiega una miscela di cultivar.
- 4. Processo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 3 in cui lo stadio a) viene effettuato in presenza di acido citrico.
- 5. Processo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 4 in cui la filtrazione dello stadio f) è effettuato per centrifugazione, passaggio su filtro a press o per microfiltrazione su membrana con cut-off di 5000 Dalton.
- 6. Processo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 5 in cui la cromatografia di adsorbimento dello stadio f) è effettuata su resina di assorbimento polistirenica XAD7.
- 7. Estratto di mele immature ottenibile dal processo delle rivendicazioni 1-6.
- 8. Estratto secondo la rivendicazione 7 avente un contenuto percentuale sul peso dell’estratto secco di 0,1-0,5 % di acido abscissico, dal 5 al 9 % di floridzina e floretina e dal 4 all’8% di acido ursolico.
- 9. Composizioni farmaceutiche, nutraceutiche o presidi medici comprendenti gli estratti delle rivendicazioni 7-8.
- 10. Composizioni secondo la rivendicazione 9 comprendenti inoltre uno o più dei seguenti componenti: - estratti di Vitis vinifera, Cyclanthera pedata, rosmarino, Salvia officinalis, Zingiber officinalis, Vaccinium myrtillus, Taraxacum officinalis, Citrus aurantium varietà bergamia (bergamotto), Citrus reticulata (mandarino), Leuzea carthamoides, Cyclanthera pedata, Bacopa monnieri, Pisum sativum, Centella asiatica, fagioli, lupino, residui di spremitura degli agrumi, sesamo, mandorle, pula di riso, grano saraceno; - amminoacidi; - vitamine - oligoelementi; - acido lipoico; - fosfoserina; - fosfolipidi; - creatina; - creatinina.
- 11. Composizioni delle rivendicazioni 9-10 per uso per la riduzione dell’appetito in soggetti affetti da accumulo di grasso superfluo e per il trattamento dell’obesità e della sarcopenia in bambini e anziani.
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