PRODOTTI DERIVATI DALLA TRASFORMAZIONE DELLE ARANCE Scorza 576kg Oli essenziali 3 kg Aroma 1 kg Succo 390kg Polpa 30kg 1000kg arance

DERIVATI MINORI Agrumi Scorze Essenze Succhi Polpe aromi mangimi d-Limonene mangimi animali scorze secche pectine melassa semi bioflav. pigmenti Scorza Salamoia Canditi confetture enzimi alcool acido latt. d-limonene olio limonina farina Polpe

Disoleazione dei succhi Concentrazione dei succhi AROMA DEL SUCCO Disoleazione dei succhi Concentrazione dei succhi

VOLATILE FLAVOUR (ppm) OF FRESH AND PROCESSED ORANGE JUICES COMPONENT MEAN Aldehydes Acetaldehyde 11 Hexanal 0.14 Octanal 0.009 Decanal Esters Ethyl acetate 0.20 Methyl butyrate 0.03 Ethyl butyrate 0.54 Alcohols Methanol 38 Ethanol 420 2-methyl-1-propanol 0.02 Hexanol 0.12 cis-3-hexanol 0.29 trans-2-hexanol Linalool Tr α-terpineol Hydrocarbons α-pinene 0.10 Sabinene γ-terpinene 0.15 Valencene 8.0 Limonene 40

DISTILLATORE CONTINUO Preriscaldatore Colonna di distillazione Condensatore Vasi di decantazione

DISTILLATORE PER OLI ESSENZIALI Entrata prodottoErogatore vapore Rubinetto di scarico Condensatore Bicchieri raccolta distillato Presa vuoto Entrata acqua raffreddamento condensatore

DETERPENATORE ESSENZE Bolla a doppio fondo Colonna di rettificazione Condensatore a fascio tubiero Bicchieri di raccolta del distillato 5-10= rubinetti e valvole

COMPOSIZIONE % DI OLI ESSENZIALI COLD PRESSED E CORRISPONDENTI DETERPENATI COMPONENTI ARANCIO LIMONE MANDARINO cold pressed deterpenato Idrocarburi tot. 98.81 83.10 95.28 74.43 98.35 87.88 Carbonilici tot. 0.44 6.05 3.39 20.85 0.4 2.45 Alcoli tot. 0.37 10.65 0.39 3.16 0.59 6.65 Esteri tot. - 0.66 1.06 Metil-N-metil antranilato 0.52 2.52 Composti ossigenati 0.81 16.70 4.44 25.07 1.51 11.62

CARATTERISTICHE CHIMICHE E FISICHE DEL D-LIMONENE PESO SPECIFICO 0.8398-0.8433 INDICE DI RIFRAZIONE 1.4713-1.4721 ROTAZIONE OTTICA 25°C +95.5-98,9 ALDEIDI (%) 0.47-1.5 ESTERI (%) 0.07-2.46 RESIDUO (%) 0.03-0.79

“PULP-WASHING” (Recupero di solidi solubili dalle polpe effettuato in un “multistage” processo)

SCHEMA DELLE QUATTRO FASI DI UN PROCESSO DI PULPWASHING

Pulp-wash concentrate Multistage process Pulp washed Fiber Pulp-wash (6-8 °Brix) Evaporator Pulp-wash concentrate (50-65 °Brix)

RIDUZIONE DELLA VISCOSITÀ MEDIANTE ENZIMI POLPE+ACQUA 1-3 ore a 30-40 °C Pastorizzazione (90°C) Pulp-washing Enzima pectolitico

MISCELE DI ENZIMI UTILIZZATI Pectinesterase Poligalatturonase pectoliase

MODI DI AZIONE DEGLI ENZIMI PECTOLITICI Endo-Polygalacturonase Exo-Polygalacturonase Endo-Pectolyase Terminal Random Random interior methoxyl group + R R + +

SCHEMA PER LA PRODUZIONE DI UN ESTRATTO DI ARANCE ROSSE SUCCO O PULP WASH ULTRAFILTRAZIONE ADSORBIMENTO SU RESINA H2O + EtOH 1% AC. CITRICO ELUIZIONE DISTILLAZIONE EtOH SPRAY - DRYING

SCHEMA DELL’IMPIANTO DI ESTRAZIONE DEI PRINCIPI ATTIVI DAL SUCCO O “PULP-WASH” DI ARANCE ROSSE GRUPPO FRIGO IN ENTRATA SUCCO SUCCO ESAUSTO ACQUA - ALCOOL

ACIDI IDROSSICINNAMICI 2,0 % VITAMINA C 6,0 % COMPOSIZIONE CHIMICA DELL’ESTRATTO STANDARDIZZATO DI ARANCE ROSSE (ROE) ANTOCIANINE 3,0 % FLAVANONI 9,0 % ACIDI IDROSSICINNAMICI 2,0 % VITAMINA C 6,0 %

EFFETTO PROTETTIVO DEL R. O. E EFFETTO PROTETTIVO DEL R.O.E. SULLA PELLE DOPO ESPOSIZIONE A RADIAZIONI UV-B Studi in vitro e in vivo hanno dimostrato che i radicali liberi sono coinvolti nel processo infiammatorio della pelle (eritema) causato dalla esposizione a radiazioni UV-B La valutazione dell’effetto fotoprotettivo da radiazioni UV-B sulla pelle costituisce un mezzo per determinare l’attività antiossidante di un composto utilizzato in un formulato cosmetico

VARIAZIONE DELL’INDICE DI ERITEMA Bonina F. et al. – Int. J. Cosm. Sci., 1998

VALUTAZIONE DELLO STRESS OSSIDATIVO IN SOGGETTI DIABETICI Il Diabete Mellito è associato ad un elevato livello di stress ossidativo La produzione di radicali liberi causa danni ai tessuti di alcuni organi.

PARAMETERS OF OXIDATIVE STRESS IN THE DIABETIC PATIENTS Thiol groups (μmol/L) Subjects (n) inclusion 2 months No-stress (15) 304 ± 55 390 ± 67 ** Borderline (10) 333 ± 69 418 ± 58 ** Stress (8) 193 ± 85 315 ± 75 ** Bonina F. et al. - Diab. Nutr. Metab., 2002

ATTIVITÀ BIOLOGICA DELLE ANTOCIANINE Review Rapisarda P., Bellomo S.E., Intrigliolo F. ANTHOCYANINS IN BLOOD ORANGES: COMPOSITION AND BIOLOGICAL ACTIVITY Recent Res. Devel Agricultural & Food Chem., 2001, 217-230. Attività antiossidante in vitro ed in vivo Attività antiinfiammatoria Protezione della mucosa gastrica Attività “antiaging”

RECUPERO DELLE POLPE

UTILIZZAZIONE DELLE POLPE Blending con F.C.O.J. Blending con N.F.C. Blending con bevande

PASTAZZO

35-40% SUCCO 02-05% OLIO ESSENZIALE 60-65% “PASTAZZO” PERCENTUALI DI OGNI SINGOLO DERIVATO OTTENUTO DALLA TRASFORMAZIONE DEGLI AGRUMI 35-40% SUCCO 02-05% OLIO ESSENZIALE 60-65% “PASTAZZO”

FRUTTI DI AGRUMI AVVIATI QUANTITÀ DI “PASTAZZO” ALLA TRASFORMAZIONE ~ 1.000.000 ton. QUANTITÀ DI “PASTAZZO” PRODOTTO ~ 600.000-650.000 ton.

COMPOSIZIONE DEL PASTAZZO Acqua ~ 85% Polisaccaridi Oligosaccaridi Acidi organici Sostanze minerali Amminoacidi Proteine Vitamine Carotenoidi Flavonoidi Limonoidi Alcaloidi ~ 15%

COMPOSIZIONE DEI RESIDUI SOLIDI DI LAVORAZIONE DI AGRUMI (ARANCE) Sostanza secca (%) Proteine (%) Fibre Grassi Ceneri SCORZE 18.5 1.2 2.2 1.8 0.7 SCORZE PRESSATE 28.5 2.01 4.4 2.6 1.4 SCORZE ESSICCATE E MACINATE 88.3 6.5 12.4 2.9 5.9

PRODUZIONE DI SCORZE ESSICCATE macinazione pressatura essiccazione MELASSA Ca(OH)2

SCHEMA IMPIANTO ESSICCAMENTO SCORZE Bruciatore Fornace riscaldamento aria Entrata prodotto da essiccare Essiccatore rotativo Primo ciclone Ventola aspirazione fumi caldi e prodotto Secondo ciclone e apparato riempimento sacchi

ESTRAZIONE DEI PIGMENTI CAROTENICI (DA SCORZE ESSICCATE) macerazione filtrazione distillazione OLIO ESSENZIALE ad alto contenuto carotenico essiccazione estratto Olio essenziale solvente

ANALISI TIPICA DI MELASSA Brix (%) 72.0 K (%) 1.1 Saccarosio (%) 20.5 Ca (%) 0.8 Zuccheri riducenti (%) 23.5 Na (%) 0.3 Zuccheri totali (%) 45.0 Mg (%) 0.1 Umidità (%) 29.0 Fe (%) 0.04 Proteine (%) 4.1 P (%) 0.06 Grassi (%) 0.2 Mn (%) 0.002 Fibre (%) Cu (%) 0.003 Ceneri (%) 4.7 SiO2 (%) 0.004 Glucosidi (%) 3.0 B (%) 0.0006 Pentosani (%) 1.6 Niacina (ppm) 35 Pectina (%) 1.0 Riboflavina (ppm) 11 Acidi volatili (%) Acido pantotenico (ppm) 10 pH 5.0 Viscosità (25 °C) 2000

MELASSA Enzimi Alcool Acido lattico D-limonene

TRE TIPI DI LIMONOIDI PRESENTI NEGLI AGRUMI OAc O Limonina Nomilina O COOH glucosio Limonina-17-O-glucoside

DISTRIBUZIONE DI LIMONOIDI E LIMONODIDI GLUCOSIDI IN ALCUNI SOTTOPRODOTTI LIMONOIDI GLUCOSIDI SEMI 0,5 – 1,0 % (d.w.) 0,6 – 0,9 % (d.w.) MELASSA (11,8 °Brix) 100 – 150 (ppm) 320 – 556 (ppm)

PROPRIETÀ BIOLOGICHE DEI LIMONOIDI E LIMONOIDI GLUCOSIDI Attività anticancro Lam, L. et al. – American Chemical Society, Washington D.C. - 1994b, 209 – 219. Miller, E.G. et al. – American Chemical Society Simposium series 758, Washington D.C. - 2000, 132 - 144. Attività “antifeedant” Bentley, M.D. et al. – J. Agric. Food Chem., 1990, 38, 1400. Len, Y.B. et al. – Physiol. Entomol., 1990, 15, 37

PROCESSO DI ESTRAZIONE DI LIMONOIDI E LIMONOIDI GLUCOSIDI DA SEMI (Esano) OLIO LIMONOIDI GLUCOSIDI (CH2Cl2) LIMONINA NOMILINA (MeOH)

EXTRACTION PROCESS OF LIMONOID AND LIMONOID GLUCOSIDES PEEL RESIDUE MOLASSES RESIN ADSORPTION TREATMENT EXTRACT SOLUTION SC-CO2 TREATMENT LIMONOID LIMONOID GLUCOSIDE

IMPIANTO PILOTA DI ESTRAZIONE CON FLUIDI SUPERCRITICI (SCFE) SU MATRICE SOLIDA 1. Pompa;2. Scambiatore di calore; 3. Estrattore; 4. Scambiatore di calore; 5. Separatore ciclonico; 7. Immissione CO2; 8. Condensatore della; 9. Introduzione ; 10. Inserimento cosolvente.

COMPOSIZIONE MEDIA DI ACIDI GRASSI PRESENTI NEI SEMI DI DIVERSE SPECIE DI AGRUMI palmitico palmitoleico stearico oleico linoleico linolenico Arancia 26-31 0.1 3-5 24-28 35-37 2-4 Limone 20-24 0.1-0.3 31-38 8-12 Mandarino 22-30 0.1-1.0 2-5 20-25 37-45 Pompelmo 26-36 1-4 18-25 32-40 3-6

CONCENTRAZIONE DI BIOFLAVONOIDI NEL “PASTAZZO” 4 – 5 kg/ton

ESTRAZIONE BIOFLAVONOIDI DALLE SCORZE ALL’INTERNO DEL PROCESSO DI PRODUZIONE DI PECTINE SCORZE MACINATE Lavaggio con acqua calda filtrazione solidi liquidi concentrazione Essiccazione Spray dryer Estrazione pectina

METODO CLASSICO PER IL RECUPERO DI ESPERIDINA SCORZE POLPE H2O Ca(OH)2 MACINAZIONE ESTRAZIONE pH 11 FILTRAZIONE Acidi (pH 3) DECANTAZIONE 24-48 h ESSICAZIONE FILTRAZIONE ESPERIDINA ~ 40%

TRASFORMAZIONI DELLA STRUTTURA DELL’ESPERIDINA IN SOLUZIONI ACQUOSE OH OMe RuO OH - Esperidina - OH O RuO OMe O OH RuO - OMe H + Calcone (pH 6) Calcone (forma anionica)

FLOW SCHEME FOR THE RECOVERY OF HESPERIDIN FROM ORANGE PEEL FRESH ORANGE PEEL Alcaline treatment Filtration Neutralization HCl Washing eluents Ca(OH)2 NaOH eluent 10% EtOH Acidification Waste Waters Adsorption Desorption Washing CONCENTRATION PHASE HESPERIDIN ISOLATION EXTRACTION Exhausted Peel Recycle Liquor

COMPARAZIONE TRA I DUE PROCESSI 1° Processo discontinuo Concentrazione di bioflavonoidi nell’estratto ~ 40% 2° Processo continuo Concentrazione di bioflavonoidi nell’estratto ~ 90%

DUE IMPORTANTI POLIMETOSSIFLAVONI PRESENTI NELLE BUCCE OMe MeO O OMe MeO Nobiletina Tangeretina

POLIMETOSSIFLAVONI Sono localizzati nelle ghiandole oleifere della buccia Si ritrovano nell’olio essenziale con concentrazione ~ 0,2 – 0,5%

ATTIVITA’ BIOLOGICA DEI POLIMETOSSIFLAVONI Antinfiammatoria Middleton E. J. et al.- Biochem. Pharmacol., 1982, 31,1449 Antitumorale Bracke M. E. et al.- Clin. Expl. Metastasis, 1991, 9, 13 Kamdaswami C. et al.- Cancer Letters, 1991, 156, 147 Antiaggregante piastrinico Robbins R. C.- U. S. Patent, 1975, 3, 903, 266

POLIMETOSSIFLAVONI PRESENTI IN ALCUNI DERIVATI AGRUMARI MELASSE (ppm) OLI ESSENZIALI CERE NOBILETINA 729 ± 73 2710 ± 246 17656 ± 1679 SIMENSETINA 511 ± 49 399 ± 78 1953 ± 81 TANGERETINA 82 ± 6 812 ± 91 13238 ± 706

Albedo 50-60 % Polpa 30-40 % Flavedo 5-10 % Succo 1-3 % DISTRIBUZIONE DELLA NARINGINA NELLE DIVERSE PARTI DEL FRUTTO DI POMPELMO Albedo 50-60 % Polpa 30-40 % Flavedo 5-10 % Succo 1-3 %

Ca(OH)2 naringina naringina calcone

naringina diidrocalcone Ca(OH)2 naringina calcone naringina Pd/c H2 naringina diidrocalcone

PROPRIETÀ DOLCIFICANTI DI DIVERSE SOSTANZE COMPARATE CON IL SACCAROSIO Saccarina 330-360 Naringina diidrocalcone 330-360 Esperetina diidrocalcone glucoside 330-360 Neoesperidina diidrocalcone 1000-1200

ESTRAZIONE DELLA PECTINA DA SCORZE DI LIMONE SCORZE LAVATE O ESSICCATE Digestione (90-100 °C/1h) filtrazione Pectina liquida Precipitazione pectato di Al solida Neutralizzazione Sali di alluminio Lavaggio (acqua acida + alcool) (alcool) essiccazione Acido pH 2 (HCl; H2SO4) (citrato) Alcool

ALTRI SOTTOPRODOTTI SCORZE IN SALAMOIA SCORZE CANDITE CONFETTURE