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Da specie vegetali principi attivi per la biomedicina e il tessile

Il crescente interesse verso prodotti naturali o biologici, rispondente alle esigenze di un consumatore sempre più attento alla qualità della vita e alla tutela dell'ambiente, comprende numerosi settori (alimentare, cosmetico, tessile/abbigliamento, energia) e riguarda anche piante presenti nelle tradizioni popolari, già usate come specie multifunzionali in più di uno dei settori sopra indicati. Esempi in tal senso sono lo studio e l'utilizzo dell'ortica come specie food/medicinale da affiancare al suo impiego come pianta da fibra, e di specie medicinali sfruttabili anche a scopo tintorio, quali Lavandula stoechas L., Daphne gnidium L., Reseda luteola L., Rubia tinctorum L. e Rubia peregrina L..La valorizzazione di alcuni scarti o sottoprodotti della produzione in filiere diverse da quella comunemente adottata potrebbe inoltre permettere l'abbattimento degli alti costi di produzione. La possibilità, quindi, di ottenere nuovi prodotti naturali ad alto valore aggiunto nel settore tessile, tintorio e fitoterapico e la valutazione della fattibilità economico-ambientale dei relativi processi produttivi innovativi rappresenta una buona opportunità per alcune aree del nostro paese caratterizzate da produzioni di biomassa che, se integrate con altri settori produttivi, possono raggiungere il duplice obiettivo di rivitalizzare mercati in crisi nel rispetto di politiche di sviluppo sostenibili.

Nell'ambito di un precedente Progetto (ICCOG "Individuazione e caratterizzazione di cloni di specie di ortica e ginestra per il settore tessile e fitoterapico") finanziato, sulla specie ortica, dalla Regione Toscana mediante fondi della Comunità Europea, sono state affrontate le problematiche di coltivazione di ortica da fibra e la valutazione della sua produttività in Toscana (Bacci et al., 2009), nonché i contenuti in metaboliti di interesse per i settori alimentare, fitoterapico e/o cosmetico. Parallelamente sono state condotte attività per una prima ottimizzazione dei metodi di estrazione, frazionamento e analisi per la valutazione quali-quantitativa dei metaboliti al fine di caratterizzare i tessuti vegetali e gli estratti polifenolici standardizzati da utilizzare sia come antiossidanti naturali, sia per le loro proprietà antimicotiche e antimicrobiche (Pinelli et al., 2008).

Una prima caratterizzazione chimica, relativa alla presenza di sostanze bioattive, degli estratti fogliari e dei sottoprodotti del processo di estrazione della fibra (es. acqua di macerazione) ha permesso di valutare il loro possibile utilizzo come estratti standardizzati da destinare sia al settore fitoterapico, cosmetico ed alimentare, dei novel food e degli integratori, sia al settore agricolo come fitofarmaci naturali. Sono state inoltre iniziate attività relative alla valutazione dell'uso di coloranti naturali sulle fibre di ortica oggetto di studio (Grifoni et al., 2009).

In relazione ai risultati precedentemente descritti e come approfondimento per altre specie vegetali, è stato costituito un gruppo di ricerca interdisciplinare che svolgerà la propria attività all'interno del progetto PRIN "Estratti naturali da piante medicinali e tessili-tintorie: caratterizzazione ed usi innovativi di ortica, dafne, lavanda e tannini da castagno". Il progetto prevede il coinvolgimento di strutture dell'Università e del CNR, con competenze scientifiche che vanno dal campo analitico, fitochimico e biomedico, all'agrometeorologia, sino a toccare argomenti di entomologia, analisi dell'impatto ambientale e della tracciabilità di prodotto, indispensabili alla corretta analisi di filiere produttive integrate.

Il progetto prevede inoltre la caratterizzazione e l'ottimizzazione dei metodi per identificare e quantificare metaboliti secondari (flavonoidi, cumarine, antrachinoni, acidi idrossicinnamici e tannini) presenti nei diversi tessuti vegetali delle specie oggetto di studio, isolati e caratterizzati mediante opportune metodiche analitiche (Pinelli et al. 2008, Romani et al.2006,. Buzzini et al., 2008).

Sull'ortica da fibra, saranno studiate diverse metodologie di estrazione della fibra, il cui processo rappresenta la criticità per lo sfruttamento di questa specie nel settore tessile, in grado di garantire una buona resa e fibra di buona qualità. Alcuni scarti dei processi di estrazione (acque di macerazione) saranno valutati per la loro attività biologica verso parassiti delle piante, quali gli afidi, al fine di fornire prodotti d'interesse e impiego in agricoltura biologica e per ridurre i costi di lavorazione della fibra tessile. Tali scarti saranno valutati anche per l'estrazione di molecole biofunzionali.

Gli estratti ottenuti da Daphne gnidium L., Lavandula stoechas L., Reseda luteola L., Rubia tinctorum L. e Rubia peregrina L. saranno valutati per l'attività antiossidante e biologica, nonché per la capacità di conferire ai tessuti, realizzati in fibra naturale, sia proprietà protettive alle radiazioni UV, che la penetrazione della radiazione biologicamente efficace per la sintesi della vitamina D. La variazione di tali proprietà sarà inoltre esaminata considerando anche l'invecchiamento dei tessuti dopo fase di tintura, in relazione ai lavaggi e all'esposizione alla luce. L'estratto di Daphne gnidium L. sarà valutato anche per la sua possibile attività antitarma, una volta applicato a tessuti di fibra mista ortica/lana a confronto con il comportamento di tessuti di sola lana.

Una delle attività di notevole interesse, sia dal punto di vista della valutazione economica che per la riduzione dell'impatto ambientale dei processi della filiera produttiva, riguarda lo studio e lo sviluppo di tecniche di separazione con tecnologie a membrana, quali: microfiltrazione (MF), ultrafiltrazione (UF) e osmosi inversa (OI), dimensionate, al momento, su scala pilota e in corso di realizzazione su scala semi-industriale, come già effettuato su altre specie vegetali.

Tali tecniche sono finalizzate al recupero di molecole ad elevato valore aggiunto, provenienti sia da matrici vegetali che da scarti di attività produttive ad alto impatto ambientale, altrimenti avviati a normali trattamenti di smaltimento con oneri da parte dell'azienda. Gli obiettivi vanno dal recupero di molecole bio-attive, quali i polifenoli di interesse biomedico ed i pigmenti ad uso colorante, alla caratterizzazione di piante e fibre vegetali di ortica ad uso tessile. La tecnologia a membrana, unitamente a metodi di frazionamento su resina, sarà inoltre applicata per la caratterizzazione, il frazionamento e la valutazione delle proprietà biologiche di frazioni provenienti da castagno, costituite da tannini idrolizzabili usati per il settore conciario e tessile e utilizzabili nei settori food, fitoterapico e agricolo.

I risultati attesi sono la caratterizzazione delle specie vegetali, la valutazione della variabilità annuale, l'individuazione dei periodi di raccolta ottimali e delle potenzialità produttive nei settori oggetto di questa ricerca.

 

"Estratti naturali da piante medicinali e tessili-tintorie: caratterizzazione ed usi innovativi di Ortica Daphne Lavanda e tannini da Castagno (Progetto Prin-2008)"

Annalisa Romani (Università di Firenze), Laura Bacci (Istituto di Biometeorologia, CNR-Firenze), Patrizia Pinelli (Università di Firenze)

 

 

Bibliografia

Bacci L., Baronti S., Predieri S., di Virgilio N. (2009). Fiber yield and quality of fiber nettle (Urtica dioica L.) cultivated in Italy. Industrial Crops and Products, 29: 480-484.

Romani, A.; Ieri, F.; Turchetti, B.; Mulinacci, N.; Vincieri, F. F.; Buzzini, P. J. Pharm. Biomed. Anal. 2006, 41, 415.

Buzzini P., Arapitsas P., Goretti M., Branda E., Turchetti B., Pinelli P., Ieri F., Romani A. (2008) Antimicrobial and Antiviral Activity of Hydrolysable Tannins Mini-Reviews in Medicinal Chemistry, 8(12), 1179-1187.

Grifoni D., Bacci L., Zipoli G., Carreras G., Baronti S., Sabatini F. (2009). Laboratory and Outdoor Assessment of UV Protection Offered by Flax and Hemp Fabrics Dyed with Natural Dyes. Photochem. and Photobiol., 85:313-320.

Pinelli P., Ieri F., Vignolini P., Bacci L., Baronti S., Romani A. (2008). Extraction and HPLC Analysis of Secondary Metabolites in Leaves, Stalks and Textile Fibres of Urtica dioica L.. J. Agric. Food Chem.. 56, 9127-9132.

 
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