Effect of green extraction techniques on phenolic recovery and bioactivities of onion peel extracts

Ogni anno, il mondo produce quasi 48 milioni di tonnellate di cipolle, un alimento base che nutre miliardi di persone. Eppure, per ogni bulbo che finisce in una cucina o in un mercato, viene generata una quantità significativa di scarti. Solo nell'Unione Europea, circa 450.000 tonnellate di bucce di cipolla vengono scartate annualmente. Questi strati esterni, solitamente gettati via come rifiuti, sono in realtà ricchi di potenti composti naturali noti come composti fenolici. Queste sostanze sono famose per la loro capacità di contrastare i danni causati dall'ossidazione nel corpo e di impedire la crescita di batteri nocivi. Mentre la parte edibile della cipolla è nutriente, la buccia contiene concentrazioni ancora più elevate di questi composti protettivi, in particolare un tipo di flavonoide chiamato quercetina. La sfida per gli scienziati è stata trovare il modo migliore per estrarre questi preziosi composti dalle dure e secche bucce senza utilizzare sostanze chimiche aggressive o sprecare energia, trasformando ciò che un tempo era uno scarto in una risorsa utile per l'alimentazione e la medicina.

I ricercatori in Croazia si sono posti l'obiettivo di risolvere questo enigma confrontando due metodi moderni ed ecologici per estrarre questi composti dalle bucce di cipolla. Si sono concentrati su due varietà distinte di cipolle: la comune cipolla gialla e una varietà rossa locale. Il team ha testato due tecniche specifiche: una che utilizza onde sonore ad alta frequenza per scuotere i composti e staccarli dal materiale vegetale, e un'altra che utilizza l'energia delle microonde per riscaldare rapidamente la miscela. Volevano vedere quale metodo funzionasse meglio per ogni tipo di cipolla e se la scelta della tecnica cambiasse la composizione chimica finale dell'estratto. Analizzando i risultati, potevano determinare non solo quanto fosse la quantità di "buone cose" recuperate, ma anche quanto fosse efficace il liquido risultante nel neutralizzare i radicali liberi dannosi e nel uccidere comuni batteri alimentari.

Lo studio è iniziato raccogliendo bucce fresche di cipolle gialle e rosse coltivate in un'azienda agricola locale. Dopo aver essiccato e macinato le bucce in una polvere fine, i ricercatori le hanno trattate con una miscela di acqua ed etanolo, un alcol sicuro comunemente usato nella lavorazione degli alimenti. Hanno diviso i campioni a metà, sottoponendo un lotto al trattamento con onde sonore e l'altro al trattamento con microonde. Una volta completata l'estrazione, hanno asciugato i liquidi e iniziato un'analisi chimica dettagliata. Hanno misurato la quantità totale di composti fenolici in ogni campione e hanno identificato i tipi specifici di molecole presenti, come quercetina, rutina e vari acidi. Hanno anche sottoposto gli estratti a una serie di test per vedere quanto bene potessero agire come antiossidanti, ovvero sostanze che proteggono le cellule dai danni, e quanto bene potessero bloccare la crescita di batteri come Listeria, Salmonella ed E. coli.

I risultati hanno rivelato che il metodo migliore dipende interamente dal tipo di cipolla che viene lavorata. Per le cipolle gialle, la tecnica delle onde sonore si è dimostrata superiore. Ha estratto la maggiore quantità di composti fenolici totali, raggiungendo quasi 370 milligrammi per grammo di estratto essiccato, e ha prodotto la più forte attività antiossidante. Al contrario, il metodo delle microonde è stato meno efficace per le cipolle gialle, producendo circa la metà dei composti. Tuttavia, la storia era diversa per le cipolle rosse. Per questa varietà, entrambi i metodi hanno ottenuto prestazioni simili, con la tecnica delle microonde che ha effettivamente estratto leggermente più fenolici totali rispetto alle onde sonore. I ricercatori hanno scoperto che la quercetina era il composto più abbondante in tutti i campioni, confermando il suo status di ingrediente attivo primario nelle bucce di cipolla. Tuttavia, la miscela specifica di altri composti, come l'acido protocatecuico e l'epicatechina, variava significativamente in base sia alla varietà di cipolla che al metodo di estrazione utilizzato.

Quando il team ha testato gli estratti contro i batteri, le differenze di prestazione sono diventate ancora più distinte. Gli estratti sono stati generalmente più efficaci nel fermare i batteri Gram-positivi, che mancano di una membrana esterna robusta, rispetto ai batteri Gram-negativi, che possiedono uno strato protettivo extra più difficile da penetrare. Il bersaglio più sensibile è stato Listeria monocytogenes, un pericoloso patogeno alimentare. Gli estratti sono stati in grado di bloccarne la crescita a concentrazioni molto basse, anche solo 0,31 milligrammi per millilitro. Interessante è che l'estratto di buccia di cipolla gialla ottenuto con le microonde è stato particolarmente potente contro questo specifico batterio, mentre l'estratto di cipolla rossa ottenuto con le onde sonore ha mostrato i migliori risultati contro altri tipi di batteri. Lo studio ha anche dimostrato che il potere antimicrobico non dipendeva solo dalla quantità totale di fenolici presenti, ma piuttosto dalla combinazione specifica di composti. Ad esempio, la presenza di certi flavonoidi come il kaempferolo e la rutina sembrava correlarsi fortemente con la capacità di combattere la Listeria, suggerendo che la qualità della miscela chimica conti più della semplice quantità.

In definitiva, questa ricerca dimostra che non esiste un unico modo "migliore" per estrarre valore dagli scarti della cipolla. L'efficacia del processo è una partnership tra la costituzione genetica della pianta e la tecnologia utilizzata per raccogliere i suoi composti chimici. Per le cipolle gialle, il metodo delle onde sonore sblocca il massimo potenziale antiossidante, rendendolo la scelta ideale per la creazione di conservanti naturali o integratori per la salute. Per le cipolle rosse, il metodo delle microonde offre un'alterna valida che è particolarmente efficace nel colpire batteri specifici. Queste scoperte suggeriscono che, accoppiando attentamente la tecnica di estrazione alla specifica coltura, le industrie possono trasformare una enorme quantità di scarti agricoli in una fonte sostenibile di ingredienti naturali. Questo approccio non solo riduce l'impatto ambientale, ma fornisce anche un modo nuovo ed ecologico per migliorare la sicurezza alimentare e sviluppare prodotti per la salute naturali.