Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

22
SINTEZA produse şi procese inovative TITLU: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare sustenabile şi valorificarea prin produse alimentare funcţionale şi etnofarmaceutice AUTORI: Prof.univ.dr.Angela MARCULESCU, Prof.univ.dr. Romulus GRUIA, Prof.univ.dr.Simion POPESCU 1. INTRODUCERE Produsele alimentare sunt produse în stare naturală sau prelucrată, care conţin substanţele nutritive necesare organismului uman pentru întreţinerea activităţilor sale vitale. Există produsele agro-alimentare naturale de origine vegetală sau animală – care pot fi materii prime pentru industria alimentară sau pot fi consumate ca atare prin prelucrare sumară în gospodărie şi produsele alimentare obţinute prin procedee industriale - de regulă din produsele agro-alimentare sau cu adaos de diferiţi alte ingrediente Produsele alimentare au structuri complexe din punct de vedere chimic şi joacă un rol structural şi energetic fundamental în organism Consumul alimentelor se realizează conform „raţiei alimentare” care rezultă prin combinarea alimentelor in aşa fel incit să conţină principiile alimentare de bază (proteine, lipide, glucide, vitamine apă şi săruri minerale). Cercetările actuale în domeniul produselor alimentare au vizat un aspect important legat de carenţele sistematice privind principalii nutrienţi din alimentaţia zilnică. Dezechilibrul dintre aport şi necesităţile alimentare ale organismului determină profunde modificări metabolice. Insuficienţa substanţelor nutritive de bază (glucide, lipide, proteine, vitamine, săruri minerale, apă) sau lipsa unor nutrienţi esenţiali din alimentaţie (acizi graşi esenţiali, aminoacizi esenţiali, vitamine, etc.) şi în acelaşi timp prezenţa unor compuşi poluanţi în alimente (pesticide, aditivi alimentari, metale grele, etc.) generează influenţe negative asupra sănătăţii şi activităţii omului. Valoarea nutritivă caracteristica de bază a alimentelor reprezinta capacitatea alimentelor de a asigura organismului substantele nutritive necesare şi este dată de o conţinutul de nutrienţi care sunt de natură biochimică (proteine, lipide, glucide, vitamine apă şi săruri minerale), o calitatea nutrienţilor o raportul în care nutrienţii există în aliment Valoarea nutritivă a unui aliment se exprimă prin: o valoarea biologica, data de continutul in componente esentiale, indispensabile metabolismului: aminoacizi esentiali, acizi grasi esentiali, vitamine, elemente minerale; o valoarea energetica, data de continutul in substante cu rol energetic: lipide, glucide, proteine, fiind exprimata in kcal/100 grame produs.

Transcript of Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Page 1: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

SINTEZA

produse şi procese inovative

TITLU: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare sustenabile şi

valorificarea prin produse alimentare funcţionale şi etnofarmaceutice

AUTORI: Prof.univ.dr.Angela MARCULESCU, Prof.univ.dr. Romulus GRUIA, Prof.univ.dr.Simion POPESCU

1. INTRODUCERE

Produsele alimentare sunt produse în stare naturală sau prelucrată, care conţin substanţele nutritive necesare organismului uman pentru întreţinerea activităţilor sale vitale.

Există produsele agro-alimentare – naturale de origine vegetală sau animală – care pot fimaterii prime pentru industria alimentară sau pot fi consumate ca atare prin prelucrare sumară în gospodărie şi produsele alimentare – obţinute prin procedee industriale - de regulă din produsele agro-alimentare sau cu adaos de diferiţi alte ingrediente

Produsele alimentare au structuri complexe din punct de vedere chimic şi joacă un rol structural şi energetic fundamental în organism

Consumul alimentelor se realizează conform „raţiei alimentare” care rezultă prin combinarea alimentelor in aşa fel incit să conţină principiile alimentare de bază (proteine, lipide, glucide, vitamine apă şi săruri minerale).

Cercetările actuale în domeniul produselor alimentare au vizat un aspect important legat de carenţele sistematice privind principalii nutrienţi din alimentaţia zilnică.

Dezechilibrul dintre aport şi necesităţile alimentare ale organismului determină profunde modificări metabolice. Insuficienţa substanţelor nutritive de bază (glucide, lipide, proteine, vitamine, săruri minerale, apă) sau lipsa unor nutrienţi esenţiali din alimentaţie (acizi graşi esenţiali, aminoacizi esenţiali, vitamine, etc.) şi în acelaşi timp prezenţa unor compuşi poluanţi în alimente (pesticide, aditivi alimentari, metale grele, etc.) generează influenţe negative asupra sănătăţii şi activităţii omului.

Valoarea nutritivă – caracteristica de bază a alimentelor reprezinta capacitatea alimentelor de a asigura organismului substantele nutritive necesare şi este dată de

o conţinutul de nutrienţi care sunt de natură biochimică (proteine, lipide, glucide, vitamine apă şi săruri minerale),

o calitatea nutrienţilor o raportul în care nutrienţii există în aliment

Valoarea nutritivă a unui aliment se exprimă prin: o valoarea biologica, data de continutul in componente esentiale, indispensabile

metabolismului: aminoacizi esentiali, acizi grasi esentiali, vitamine, elemente minerale; o valoarea energetica, data de continutul in substante cu rol energetic: lipide, glucide,

proteine, fiind exprimata in kcal/100 grame produs.

Page 2: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

o valoarea igienica, data de continutul de substante nocive sau microorganisme

nepatogene care nu afecteaza sanatatea prin consum; o valoarea psiho-senzoriala , determinata de proprietatile organoleptice (miros, gust,

aroma) si estetice (culoare, aspect) ale produselor alimentare. Prelucrarea materiilor prime agro-alimentare şi a produselor alimentare se realizează prin tehnologii industriale sau procedee casnice care presupun anumite transformări biochimice şi se realizează in scopul digerării şi absorbţiei mai uşoare a alimentelor în organism. Unele substanţe din alimente suferă transformări importante în timpul prelucrării tehnologice, depozitării, sau conservării, şi pot conduce la schimbări importante asupra valorii nutritive sau a calităţii organoleptice şi comerciale ale produselor. Din această cauză se impune cunoaşterea transformărilor ce pot apărea în timpul prelucrării materiilor prime alimentare sau a alimentelor (sub influenţa factorilor fizici, chimici sau biologici) în scopul:

o luării măsurilor preventive necesare pentru evitarea transformărilor negative o găsirii mijloacelor prin care se pot influenţa procesele biochimice astfel încât

materia primă să sufere pierderi cât mai mici faţă de calitatea ei iniţială. o păstrării sau creşterii valorii nutritive a produselor agroalimentare şi a alimentelor

obţinute industrial

În alimentaţia actuală există tendinţe tot mai vizibile de întoarcere la o alimentaţie ecologică, biologică în schimbul unei alimentaţii în care utilizarea substanţelor de sinteză chimică - aditivii alimentari – cu rol conservant, aromatizant, colorant, etc. este tot mai plină de contradicţii.

În domeniul aditivilor alimentari există deja opinii ştiinţifice foarte întemeiate privind efectele nocive ale multora dintre ei motiv pentru care la nivel european există reglementări legislative privind utilizarea acestora în alimentaţie.

Datorită celor menţionate mai sus au apărut noi concepte şi noi tipuri de produse care să ajusteze carenţele alimentare şi să vină în sprijinul menţinerii stării de sănătate a organismului.

Au apărut astfel alimentele funcţionale şi suplimentele alimentare care prin compusii biologic activi contribuie la menţinerea stării optime de sănătate.

Suplimentele alimentare sunt surse concentrate de nutrienţi sau alte substanţe cu efect nutritiv sau fiziologic al căror scop este de a suplimenta regimul alimentar normal. Acestea sunt comercializate "în doză", sub formă de pastile, tablete, capsule, în doze măsurate lichide, etc Siguranţa suplimentelor alimentare din plante este asigurată şi de cerinţele legislative suplimentare existente la nivel naţional şi al UE.

Prin definiţie suplimentele alimentare încorporează toate substanţele cu efect nutritiv sau fiziologic ca aminoacizi, enzime, pre şi probiotice, acizi graşi esenţiali, plante şi extracte botanice şi diverse substanţe bioactive, fiind considerate ca o categorie specifică de produse alimentare.

Multe dintre bolile civilizaţiei moderne sunt corelate cu un proces celular distructiv numit “stres oxidativ” – afecţiunile cardiovasculare (hipertensiune, arteroscleroza), reumatismale (artrite), neurologice (Alzheimer), canceroase, metabolice (diabet, obezitate) si chiar fenomenul de imbătrânire.

Precizăm câţiva dintre compuşii biologic activi care pot preveni aceste tulburări funcţionale ale organismului şi care sunt prezenţi în alimentele funcţionale şi suplimentele alimentare. Antioxidantii sunt compusi de origine endogena si exogena prin care organismul lupta impotriva radicalilor liberi. Antioxidantii sunt fie sisteme enzimatice cu actiune antiradical (superoxid-

Page 3: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

dismutaza, catalaza, glutation-peroxidaza) existente in fondul natural al organismului, fie substante cu actiune antiradical de provenienta exogena, din alimente (vitamina E, vitamina C, carotenoizii, glutationul, flavonele, polifenolii, seleniul). Alimentele bogate in antioxidanti sunt fructele si legumele proaspete, cerealele integrale, semintele. Izoflavonele sunt substante existente in boabele de soia. Previn bolile cardiovasculare, inhiba dezvoltarea unor forme de cancer, diminueaza simptomele menopauzei, contribuie la marirea densitatii oaselor in tratamentele pentru osteoporoza. Fitosterolii sunt substante de origine vegetala, care au capacitatea de a inhiba absorbtia la nivel intestinal atat a colesterolului ingerat prin dieta, cat si a celui produs endogen. Fitosterolii determina o scadere a nivelurilor de colesterol seric total si a colesterolului “rau”. Se gasesc in special in uleiuri vegetale, cereale (porumb, grau, secara, orz), fructe si legume. Acidul linoleic conjugat se gaseste in alimentele provenite de la rumegatoare (lapte, unt, carne) – reprezinta o familie de grasimi nesaturate cu efecte antiaterogene, anticanceroase, antiinflamatoare, antifibrotice si de stimulare a sistemului imunitar. In pestele gras de apa rece si in semintele oleaginoase (in, dovleac, alune, nuci) e gasesc grasimi polinesaturate omega-3 şi omega 6 cu efect antiinflamator. Consumul acestora limiteaza dezvoltarea unor boli ca artrita reumatoida, maladia Alzheimer, ateroscleroza. De asemenea, stimuleaza sistemul imunitar. Probioticele sunt microorganisme vii, care administrate in cantitati adecvate confera beneficii pentru sanatatea gazdei. Cel mai cunoscut exemplu – iaurtul. Efectele benefice se resimt la nivelul tractului digestiv, aparatului cardiovascular, sistemului imunitar si ficatului. Ele scad nivelul colesterolului rau si previn dezvoltarea tumorilor canceroase. Prebioticele sunt compusi sau alimente care contin factori necesari pentru cresterea si metabolismul probioticelor. Se gasesc in paine, usturoi, cicoare, fasole, mazare, anghinare, andive, banane si altele. Fibrele alimentare sunt acele componente ale fructelor, legumelor si cerealelor, care nu pot fi digerate; ca urmare, trec prin tubul digestiv netransformate. Ele previn ateroscleroza, hipercolesterolemia, diabetul zaharat, obezitatea, constipatia, cancerul. Vitamina C – Aceasta vitamina exista in mai multe alimente, iar deficitul poate sa apara la fumatori, persoane ce utilizeaza contraceptive orale, au suferit o interventie chirugicala sau au febra. Vitamina C este importanta in formarea colagenului, o proteina ce se gaseste in tesutul conjunctiv, deci esentiala pentru ligamente, oase si vase de sange. De asemenea, e implicata in metabolismul aminoacizilor, sinteza unor hormoni (catecolamine) si sustinerea absorbtiei fierului din intestin. Ca si in cazul complexului B, suplimentarea cu vitamina C nu aduce beneficii notabile in privinta performantei, decat daca exista un deficit. Vitamina E este depozitata in muschi si grasime. Cel mai important rol al vitaminei E este cel antioxidant. Ea distruge radicalii liberi (molecule foarte reactive) care pot sa distruga structurile celulare si sa altereze procesele metabolice. Cea mai mare parte a oxigenului consumat in timpul efortului aerob este utilizat in mitocondrii in procesul de fosforilare oxidativa si este redus la apa. Cu toate acestea, o mica cantitate de produsi intermediari de metabolism univalenti, numiti radicali liberi, pot scapa din lantul de transport al electronilor. Productia de radicali liberi creste dupa eforturi sustinute, deoarece acestia coincid cu distrugeri oxidative ale tesuturilor, avand ca efect accelerarea aparitiei oboselii. Fibrele musculare sunt echipate cu enzime antioxidante care servesc ca sisteme de aparare. Aportul de antixodanti prin dieta, vitamina E si betacaroten, contribuie la distrugerea radicalilor liberi, blocand efectele negative ale efortului intens.

Page 4: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Pe lângă acestea mai amintim: uleiurile volatile cu acţiune antimicrobiană, antifungică. (au un spectru larg de acţiune asupra germenilor gram pozitivi si gram negativi), acţiune antivirala, antiinflamatoare decongestiva, stimulatoare asupra circulaţiei si respiraţiei. Uleiurile volatile sunt în acelaşi timp odorante şi aromatizante naturale putând să aducă o plus valoare şi calităţilor organolentice ale produselor alimentare. Pigmenţii vegetali de tipul carotenoide, flavonoide, antociani au atât valoare de coloranţi naturali dar joacă în acelaşi timp rol de antioxidanţi (acţiune antiradicalară), fotoprotectori, măresc imunitatea organismului, previn bolile cardio-vasculare, contribuie la stabilizarea membranelor celulare.

Substanţele biologic active sunt de regulă substanţe rezultate din metabolismul secundar al plantei, şi ele sunt sintetizate de plante pentru necesităţile sale fiziologice dar puse în valoare de om în alimentaţie şi terapie. Ele se găsesc în întreaga plantă sau se acumulează în diferite ţesuturi (organe) ale plantei - lucru de care se ţine seama la recoltarea plantelor medicinale (dinamica acumulării). S-a constatat faptul că acţiunea farmacologică a principiului activ din produsul vegetal medicinal poate fi potenţată prin sinergism de prezenţa altor substanţe organice sau minerale care sunt prezente în planta medicinală, motiv pentru care o problemă larg dezbătută în cercetarea în acest domeniu este aceea a formei în care este mai eficientă o plantă medicinală:

- principiu activ pur, izolat; - extractul total (în diferite forme); - planta caatare.

De aici derivă alegerea modului de extracţie şi a formei celei mai eficiente pentru fiecare specie în parte – nu este o regulă general valabilă.

Mai nou se dezvoltă o întreagă cercetare în domeniul substanţelor biologic active cu rol direct în produsele alimentare şi anume enzimele - substanţe care în cantităţi infime joacă un rol primordial în menţinerea vieţii, accelerând şi permiţând procesele metabolice de descompunere a alimentelor pentru a obţine elemente nutritive asimilabile şi utilizabile pentru celule si in acelaşi timp, substanţe care trebuie eliminate. Ele sunt responsabile pentru digestia alimentelor, procesele de obţinere a energiei, mecanismele de apărare şi multe altele.

Au fost efectuate în cadrul Laboratorului de Cercetare-Dezvoltare al firmei Hofigal - cu care colaborăm - cercetări privind determinarea activităţii celor mai importante enzime digestive (amilaza, proteaza, lipază) din mai multe materiale vegetale dintre care menţionăm urmatoarele: cătina alba (Hyppophae rhamnoides) fruct; coacazul negru (Ribes nigrum) frunze; castravetele amar (Momordica charantia) – frunze şi mlădiţe, şi aloe (Aloe arborescens) frunze

Principalele tipuri de extracte din plante

Plantele medicinale si aromatice se folosesc in produse farmaceutice, alimentare si cosmetice sub diverse forme, astfel incit cantitatea de principiu activ si actiunea lui specifica sa fie maxime iar efectele terapeutice optime.

În funcţie de procedeele de prelucrare si extractie materiile prime vegetale pot fi: - Pulberi din plante obtinute prin măcinarea fină a părtilor din plante care contin principiul activ

. Se folosesc prin divizare in caşete (gelule); sub forma de tablete sau drajeuri. - Uleiurile volatile - uleiurile eterice sau uleiurile esentiale reprezintă amestecul de substanţe

volatile existent in produsul vegetal. Cercetările din acest domeniu sunt axate pe creşterea

Page 5: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

randamentelor de extracţie şi pe obţinerea unei calităţi a uleiului volatil cât mai apropiată de a produsului vegetal. Tehnologiile moderne de extracţie cu fluide supercritice ating aceste performanţe.

- Concretele sunt extracte obtinute din produse vegetale proaspete (de regula flori) prin extractie cu solventi organici, solvenţii fiind eliminaţi prin distilare controlată.

- Rezinoidele (oleorezinele) sunt extracte obtinute cu ajutorul solventilor organici din produsele vegetale uscate (rădăcini, rizomi, lemn, frunze uscate, fructe, seminte, licheni, din rasini, balsamuri, gumirezine. Există specii la care uscarea lentă conduce la formarea principiilor active prin procesele enzimatice si oxidative care au loc (ex. formarea iridoidelor in radacina de iris sau formarea eugenolului in radacina de cerentel).

- Absolutele sunt obtinute din concrete si rezinoide in urma unei extractii alcoolice a acestora. Ele au compoziţii apropiate de uleiurile volatile..

- Tincturile sunt preperate farmaceutice cu conţinut bogat şi variat de principii active obtinute prin extractia produselor vegetale cu o cantitate de 10 ori mai mare de solvent. Solventul este de regula alcool etilic de concentratie 60-70°. Extractia se face prin macerare sau percolare.

- Extractele sunt preparate farmaceutice obtinute prin diverse forme de extracţie (infuzii, macerate, percolate, decocturi, etc.). Concentrarea solutiilor extractive se poate realiza pina la o concentratie sau consistenta dorită. Solvenţii pot fi derivaţi glicolici, amestecuri hidroalcoolice, alcooli, apă, etc. În functie de gradul de concentrare al extractului se obtin:

- extracte fluide - extracte moi (de consistenta viscoasa - max.20% umiditate); - extracte uscate sub forma pulverulenta cu max.5% umiditate .

Substanţele bioactive naturale izolate sunt obţinute din uleiurile volatile sau din extacte si tincturi prin diverse procedee de separare, sau de purificare (distilare fracţionată, crioscopie, separare pe coloana, extractie cu solventi selectivi, etc). Exemple: linalolul, aldehida anisica, antolul, alantoina, mentolul, camforul, vincamina, morfina, etc).

2. Tehnologii de extracţie a substanţelor biologic active în scopul valorificării lor în suplimente alimentare şi alimente funcţionale

Cercetările noastre actuale în domeniul alimentului sunt axate cu precădere pe obţinerea de compuşi biologic activi care să înlocuiască aditivii alimentari de sinteză chimică din produsele alimentare. În acest scop au fost studiate:

resursele naturale care pot furniza aceste substanţe biologic active (sunt plantele medicinale şi aromatice şi unele legume şi fructe)

tehnologii de extracţie moderne prin care să protejăm structura şi acţiunea fiziologică a produsului biologic activ extras.

Extracţia este operaţia de separare parţială sau totală a componentelor unui amestec pe baza diferenţei de solubilitate în unul sau sau mai mulţi dizolvanţi. Operaţia de separare prin extracţie implică următoarele faze:

realizarea unui contact intim între amestecul supus extracţiei şi dizolvant; separarea fazelor formate; recuperarea solutului şi a dizolvantului.

Page 6: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Primele două faze de extracţie propriu-zisă se realizează de cele mai multe ori în acelaşi

aparat, pe când faza de recuperare necesită instalaţii separate. Funcţie de starea în care se prezintă materia primă, avem două tipuri de extracţii:

extracţia solid-lichid, în care schimbul de substanţă are loc între o fază solidă, materia primă, şi faza lichidă, solventul de extracţie;

extracţia lichid-lichid, în care schimbul de substanţă are loc între două faze lichide, soluţia şi solventul Factorii care influenţează calitatea produselor de extracţie Atât în complexitatea biosintezei chimice din lumea vegetală cât şi în tehnicile de extracţie, există o serie de factori care pot influenţa pozitiv sau negativ aceste procese. Se disting două categorii de factori: Factori care determină calitatea materialului vegetal (natura, umiditatea, gradul de mărunţire,

condiţiile pedoclimatice – care favorizează formarea taxonilor chimici -, tehnologii de cultură, condiţiile de recoltare, uscare, etc.)

Factori care determină calitatea procesului extractiv (solventul, parametrii extractivi – temperatură, pH, raport plantă-solvent etc -, utilajele, parametrii tehnologici –temperatură, presiune, etc.).

Factorii care influenţează procesul extractiv trebuiesc bine stăpâniţi şi reglaţi aşa încât extracţia să se producă în condiţii optime. Precizăm câteva aspecte esenţiale:

Umiditatea produsului vegetal influenţează în mod direct procesele extractive prin creşterea fenomenelor de osmoză şi difuziunea a principiilor active din celulele vegetale spre solvent. Din această cauză produsele vegetale uscate ce urmează a fi supuse extracţiei sunt mai întâi umectate pentru a fi aduse la o stare de umiditate apropiată de condiţiile proprii stării vegetative. În produsele vegetale cu umiditate mare procesele enzimatice sunt foarte active şi transformările biochimice continuă putând favoriza anumite modificări în structura chimică a compuşilor organici. Prin uscarea produsului vegetal activitatea enzimatică scade, nu apar modificări biochimice semnificative iar produsul poate fi păstrat şi conservat, pentru o anumită perioadă de timp (max. 1 an conform standardelor de calitate pentru plante medicinale).

Gradul de mărunţire al produsului vegetal o mărunţire fină favorizează extracţia prin

cresterea suprafeţei specifice şi deci prin asigurarea unui contact foarte bun între principiul activ din produsul vegetal şi solvent (fără ca aceasta să fie o condiţie absolut obligatorie). Mărunţirea produsului vegetal se face numai înaintea procesului extractiv pentru a evita oxidarea principiilor active, pierderea lor, degradarea. Când extracţia nu se bazează pe fenomene de osmoză şi difuziune ci doar pe fenomenul de dizolvare a principiilor active în solvent atunci mărunţirea va fi cât mai fină pentru a degrada celulele şi a favoriza viteza de dizolvare a substanţelor organice. Există situaţii când o mărunţire foarte fină poate să îngreuneze procesele de filtrare ducând la pierderi tehnologice mari în balastul vegetal. .

Natura solventului folosit la extracţie trebuie să favorizeze procesele de osmoză şi difuziune

a substanţelor organice din celulele vegetale. Dat fiind conţinutul de celuloză al pereţilor celulari şi deci a multiplelor grupări –OH vor fi folosiţi solvenţii de tipul apă, alcool, glicerol care conţin în moleculele lor grupări -OH

Page 7: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Solventul se alege funcţie de substanţele ce trebuiesc extrase pe de o parte dar şi de cele ce nu trebuiesc antrenate în soluţie (extracţie selectivă). Adesea se folosesc amestecuri de solvenţi cu acţiuni diferenţiate – unul favorizează procesele de difuziune prin pereţii celulari iar celălalt asigură dizolvarea principiilor active.

Caracteristicile solventului ales pentru extracţie : Capacitate mare de îmbibare a produsului vegetal pentru a favoriza procesele de osmoză şi

difuziune ale principiilor active (favorabile sol. hidroalcoolice cu conţinut mic de alcool) Capacitatea de a dizolva majoritatea principiilor active urmărite, în mod selectiv (sunt

favorabile soluţiile hidroalcoolice cu conţinut mare de alcool – 700). Trebuie stabilit pentru fiecare produs vegetal în parte care este raportul optim plantă:solvent pentru un randament maxim de extracţie a principiilor active.

Pentru ca solventul să realizeze o bună extracţie este important ca şi substanţa activă să prezinte o tensiune superficială mică pentru a putea fi umectată de solvent şi să interacţioneze cu acesta, să se dizolve în el.

Stabilitate chimică, neutri din punct de vedere chimic faţă de principiile active Să poată fi uşor de îndepărtat prin evaporarea lor din soluţia extractivă Să nu fie toxici, inflamabili, periculoşi în utilizare

Tehnici şi operaţii utilizate în procesul de extracţie pentru creşterea randamentului şi calităţii

Agitarea amestecului plantă – solvent dinamizează contactului plantă-solvent, îmbunătăţind deplasarea echilibrelor de extracţie

Temperatura mediului de extracţie favorizează procesele de difuziune şi dizolvare a principiilor active. Ca şi agitarea, o creştere a temperaturii poate favoriza îndepărtarea filmului creat în jurul particulelor cu substanţa activă dizolvată care împiedică continuarea procesului de extracţie

pH-ul mediului cu ajutorul unor substanţe tampon se poate menţine o anumită valoare a pH-ului favorabilă extracţiei unui anumit principiu activ. Exemplu: pentru extracţia de alcaloizi este favorabil un mediu acid în timp ce pentru extracţia saponinelor este favorabil un mediu bazic

Raportul plantă –solvent - fenomenele de osmoză şi difuziune au loc atâta timp cât concentraţia de substanţe active extrase în solvent este mai mică faţă de concentraţia substanţelor active din celulele vegetale. Când concentraţia din cele două faze (celulă vegetală respectiv solvent) este aceeaşi fenomenele de difuziune încetează. Pentru continuarea extracţiei trebuie schimbat echilibrul sistemului micşorând concentraţia substanţei active din solvent (prin împrospătarea solventului sau prin eliminarea din mediu a substanţelor deja extrase), ceea ce va atrage după sine continuarea difuziunii substanţelor active din produsul vegetal datorită unei noi tendinţe de echilibrare a concentraţiilor. Aceste procese au loc în total acord cu expresia matematică a difuziunii dată de Fick care spune că difuziunea este proporţională cu cantitatea de substanţă care difuzează printr-o suprafaţă elementară (ds) într-un parcurs elementar (dx) într-un timp dat (dt) cu o diferenţă de concentraţie (dc)

Page 8: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

dc dm = K ds --- dt

dx

unde: dm – difuziunea; K - constanta de difuziune; ds – suprafaţa elementară (gradul de mărunţire; dc/dx – gradientul de concentraţie; dt – timpul de contact

Conform formulei putem aprecia că randamentul de extracţie depinde de suprafaţa de contact, de timpul de contact, şi de diferenţa de concentraţie. Gradientul de concentraţie se poate mări prin împrospătarea solventului modificând raportul dintre substanţele extrase şi substanţele rămase în plantă ceea ce determină o deplasare a acestor substanţe din produsul vegetal spre solvent ( care are un conţinut mic de substanţe active). Timpul de contact (durata extracţiei) se poate diminua prin creşterea suprafeţei de contact (grad mare de mărunţire a produsului vegetal), prin folosirea agitării, creşterea temperaturii, împrospătarea solventului - folosirea mijloacelor de dinamizarea a extracţiei. Precizăm câteva tehnici de extracţie a uleiurilor volatile şi a altor substanţe biologic active Tehnica antrenării cu vapori de apă este unul dintre procedeele de extracţie utilizate cel mai

frecvent pentru uleiuri volatile. În principiu antrenarea cu vapori de apă sau gaz inert prezintă interes pentru aplicarea în următoarele condiţii: pentru separarea cantităţilor mici de substanţe volatile din cantităţi mari de produs

nevolatil; pentru separarea constituenţilor nemiscibili cu punct de fierbere ridicat; în cazul în care produsul este instabil la temperaturi ridicate sau se asociază cu alţi

componenţi. Antrenarea cu vapori nu poate fi luată în considerare la recuperarea aromelor cel puţin din două motive: 1.aromele sunt în general volatile şi deci este necesară captarea lor fără pierderi; 2. împreună cu vaporii de apă aromele prezintă fenomenul de pseudosolubilitate, permiţând o întreţinere a fierberii la o temperatură apropiată de 1000C, ceea ce constituie un inconvenient pentru arome;

produsele aromatice neantrenabile cu vaporii de apă nu pot fi recuperate.

Alambic de distilare a plantelor

1 – Coloană ; 2 - Gură de alimentare ;3 – Capac ;4 – Blaz de distilare ;5 – Manta ;6 – Manta dublă ;7 – Condensator ;8 – Serpentină ;9 – Ulei volatil ;10 – Vas de separare ;11 – Sifon de apă distilată ;12 – Recirculare apă ;13 – Gură de golire ;14 – Robinet de golire ;15 – Purjare vapori

Antrenarea cu vapori se practica în mai multe variante:

antrenarea la foc direct; antrenarea în curent de vapori; antrenarea în curent de vapori uscati; antrenarea cu abur sub presiune; antrenarea la presiune redusă.

Page 9: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Fenomenul fizic care are loc în cazul antrenării cu vapori este bazat pe legea aditivităţii presiunilor de vapori ale componentelor unui amestec, conform căreia amestecul fierbe la temperatura la care suma presiunilor parţiale ale componentelor ajunge să fie egală cu presiunea atmosferică. În general substanţele componente ale unui ulei volatil au puncte de fierbere superioare celui al apei (ex. carvona 2310 C, limonen 177,80C, camfor 209,10C), dar au o volatilitate ridicată la temperaturi inferioare temperaturii de fierbere, fapt care face ca ele să fie antrenate foarte u şor de vaporii de apă la temperatura de fierbere a acesteia. Insolubilitatea lor în apă şi densitatea diferită de a apei facilitează separarea acestora Tehnologii noi de extracţie a uleiurilor volatile care elimină o parte din inconvenienetele metodelor clasice de antrenare cu vapori sau extracţie cu grasimi sunt

Hidrodifuziunea

. Hidrodifuzor Schimdt

1-Intrare abur; 2-Blaz distilare; 3-Coş cu produs vegetal; 4-Condensator; 5-Ştuţ golire amestec apă-ulei; 6-Separator florentin

Avantaje: economie de timp, de energie, de apă de răcire, lipsă degradări chimice şi olfactive pentru ulei, instalaţie mai simplă

Coloana cu conuri rotative

Avantaje: economie de timp, de energie, pierderi materiale minime

Dezavantaje: nu rezolvă problema calităţii uleiului

Page 10: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Hidrodistilarea prin microunde sub vid

Instalaţia de hidrodistilare sub vid

1-vas extractor; 2-generator de microunde; 3-termostat; 4-agitator;

5-manometru; 6,7,8,9,10,11-termometre; 12-intrare apă de

răcire;13-ieşire apă; 14-condensator; 15-pompă de vid; 16-vas de

decantare

Avantaje : lipsă solvent, antrenare azeotropică (ulei + umiditate produs vegetal), se obţine ulei lipsit de solvent rezidual, economie de timp (difuziune rapidă a uleiului – microunde), calitate ulei superioară

METODE MODERNE INOVATIVE DE EXTRACŢIE Este ştiut că pe lângă principiile bioactive (fitocomplex), plantele (inclusiv cele medicinale) mai conţin substanţe secundare, substanţe inerte (balast) si substanţe care realizează structura scheletica a materiei vegetale. Din punct de vedere ştiinţific, respectiv farmacologic, substanţele secundare au rol în potenţarea efectului terapeutic al principiilor active, iar substanţele inerte împiedică procesul de extracţie al principiilor active. Substanţele care realizează structura scheletică a materiei vegetale se vor înlătura prin procesul de filtrare. Prin aceste tehnici moderne se urmăreşte extracţia totalului liposobubil din plante în primă fază şi apoi extracţia compuşilor hidrosolubili rămaşi în balast. Extracţia substanţelor biologic active cu lichide supercritice EFS

Avantaje: lichidele supercritice (ex.CO2) – solvenţi ideali – au masă volumică ca lichidele, vâscozitate şi coeficient de difuziune apropiat gazelor, produs natural, netoxic, preţ convenabil, parametri critici buni (320C şi 73 bar) separare rapidă - aproape spontană randament maxim solventul (CO2) se recirculă refolosindu-se extracţie selectivă cu mare reproductibilitate şi eficacitate calitate superioară ulei (componenţii nu sufră degradări termice sau oxidative) prin reglarea parametrilor de lucru (presiune, temperatură) se pot extrage orice principii active

Page 11: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Instalaţia cu fluide supercritice Superfluids 5-3 sep

Complexitatea cercetărilor din domeniu extracţiei substanţelor biologic active poate fi perfecţionată prin noi concepte şi tehnici, cum sunt cele pe care le abordăm în Centrul EBIOTEFA:

Perfecţionarea metodelor de extracţie a compuşilor bioactivi lipo- şi hidrosolubili din resurse vegetale prin utilizarea celor două utilaje din dotare: Extractorul HFC cu gaz lichefiat la presiune subcritică Cel mai important avantaj pe care il ofera

extractoarele HFC cu gaz lichefiat la presiune subcritica este ca ele pot extrage uleiurile in stare pura, la temperatura camerei si in absenta aerului ceea ce permite crearea unor noi categorii de produse din gama aromelor alimentare si respectiv parfumurilor, produselor farmaceutice etc. (compuși bioactivi liposolubili).

- Extractoarele Timatic FC 100 reprezintă un sistem modern, economic şi eficient pentru extragerea componentelor active din materii biologice: flori, frunze, fructe, scoarţe (coji), rădăcini, muguri, seminţe şi tulpini (părţi aeriene), etc., de la plante alimentare, aromatice, condimentare, forestiere, medicinale, etc. Variante constructive: MICRO (0,5 – 2,0 litri) pentru cercetări de laborator, MINI - DUO ŞI MAXI de capacităţi cuprinse între 5 şi 200 litri (5, 10, 20, 30, 50 100, 200 şi 400 litri la comandă specială).

Page 12: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Ciclul de extracţie se face la temperatura camerei şi extractul obţinut păstrează (în stare nealterată) toate proprietăţile şi caracteristicile naturale ale componentelor active. Gradul de epuizare a drogului este mult mai mare decât în cazul metodelor tradiţionale: macerare, infuzie şi percolare. După efectuarea extracţiei substanţelor bioactive liposolubile şi uleiurilor esenţiale din plantele aromatice, medicinale etc. cu extractorul cu fluide subcritice - în care se extrag şi aromele alimentare - care în condiţiile extracţiei clasice prin antrenare cu vapori nu era posibilă - faza a doua, epuizatele obţinute după extracţia în fluide subcritice sunt procesate în continuare prin extracţia în solvenţi lichizi sub presiune (folosind extractorul TIMATIC) pentru extracţia substanţelor bioactive hidrosolubile

Fazele tehnologice ale fluxului de cercetare privind perfecţionarea metodelor

de extracţie a compuşilor bioactivi din resursele vegetale la Centrul BIOTEFA

Practic se perfecţionează metoda de extracţie studiată, cu posibilitatea cerecetărilor diferenţiate pentru fiecare etapă (sistem tehnologic). În faza a treia, prin colaborare cu alţi parteneri se incearcă şi extracţia substantelor bioacive hidrosolubile în câmp ultrasonic la temperatura controlată. O parte din fazele de extracţie se realizează cu echipament pentru extracţie in fluide la presiune subcritică şi accesorii (echipament de tocat plante model herbcut 1340).

Extractor cu gaz lichefiat la P subcritică, planta de extracţie şi extractul bioactiv

1. SISTEMUL DE USCARE

2. SISTEMUL DE STERILIZARE

3. SISTEMUL DE MĂRUNŢIRE

4. SISTEM EXTRACTIE LIPOSOLUBILE LA EXTRACTORUL FC 100

5. SISTEM PRODUCERE ŞI UTILIZARE APA CU pH VARIABIL

6. SISTEM EXTRACŢIE HIDROSOLUBILE LA EXTRACTOR TIMATIC

8. SISTEMUL DE AMBALARE A EXTRACTELOR

7. SISTEM FILTRARE ŞI PURIFICARE A EXTRACTELOR

Page 13: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Perfecţionarea tehnicii de extracţie arată că cel mai important avantaj pe care îl oferă

extractoarele HFC cu gaz lichefiat la presiune subcritică este ca ele pot extrage uleiurile în stare pură, la temperatura camerei şi în absenta aerului, ceea ce permite crearea unor noi categorii de produse superioare calitativ cu plajă largă de substanţe bioactive, ca de exemplu, din grupa aromelor alimentare si respectiv din gama parfumurilor, produselor farmaceutice etc.

Conform procedurii de cercetare, pe baza rezultatelor obţinute în urma procesului de extracţie la faza de pilot, cât şi a analizelor biochimice, se vor intocmi specificaţiile tehnice a extractelor vegetale standardizate. După definitivarea tehnologiei de extracţie şi analiza extractelor realizate prin metodele menţionate se va trece la proiectarea şi prototiparea unor alimente inovative - alimentare funcţionale şi/sau nutraceutice, precum şi a alimentelor compozite inteligente (în perspectivă), adică a unor alimente standardizate în anumite substanţe bioactive (şi brevetarea metodelor de obţinere şi a compoziţiei acestora), cu recomandări pentru prevenirea sau ameliorarea unor afecţiuni ale stării de sănătate. Sunt analizate şi prelucrate formule originale (alimente funcţionale, respectiv suplimente / aditivi alimentari naturali, sau fito-dermocosmetice ş.a.) care valorifică principii bioactive din plante sau reziduuri din industria alimentară (ca de exemplu şroturile de la industria uleiurilor şi altele) Prin analiză farmacodinamică extractele vegetale şi fungice realizate şi purificate în etape succesive vor fi administrate animalelor de experienţă pentru a evidenţia efectele specifice asupra unor parametri biochimici, fiziologici, neurotropi, citogenetici şi imunologici ai acestora. Într-o fază ulterioară se intenţionează ca prin utilizarea culturilor in vitro din speciile vegetale studiate să se creeze posibilitatea urmăririi producţiei de substanţe bioactive în condiţii controlate şi de ameliorare a randamentului de biosinteză a produşilor utili de către celulele vegetale. Completarea investigaţiilor realizate cu observaţii privind efectele sanogene benefice ale extractelor luate în lucru poate recomanda utilizarea lor în multiple scopuri ale actului alimentar, inclusiv al preparatelor gastronomice, sau sub formă de suplimente nutritive. Un exemplu concret al unei realizări colective brevetate în cadrul Centrului de cercetare EBIOTEFA este Brevetul de invenţie nr. C.B.I.: Nr A/00296/11.04.2013 AROMATIZANŢI NATURALI BIOPROTECTIVI PENTRU UTILIZĂRI NUTRACEUTICE ŞI PROCEDEE DE OBŢINERE A ACESTORA Autori: : Oliviu G. POP, Angela MĂRCULESCU, Romulus GRUIA, Elisaveta ŢULUCA, Mihaela ANTOFIE Titular: UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAŞOV Centru de Cercetare Ştiinţifică: ECO-BIOTEHNOLOGII SI ECHIPAMENTE IN ALIMENTATIE SI AGRICULTURA - EBIOTEFA -

ACTIUNE: ULEIURILE ESENŢIALE optimizează procesele digestive prin stimularea producţiei sucurilor gastrice, aspect care îmbunătăţeşte absorbţia şi utilizarea hranei ingerate. Aportul nutriţional al uleiurilor esenţiale, razidă şi în mobilitatea şi capacitatea înaltă de penetrare de-alungul membranelor celulare, facilitată de caracterul lipofilic al acestora. Consecinţa directă este capacitatea rapidă de transport a unor compuşi bioactivi lipofilici prin membranele celulare, ca de exemplu a vitaminelor liposolubile A, E, D, K, a unor fosfolipide, fitoestrogeni, fitosteroli, pigmenţi carotenoidici, policosanoli etc.

Invenţia se referă la un procedeu şi o instalaţie de obţinere a unor PRODUSE NATURALE cu însuşiri senzoriale de gust şi miros atractive şi cu proprietăţi antioxidante antimicromiene, antigenotoxice, antiinflamatoare şi de stimulare a metabolismului - APLICATII:

Page 14: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

energetic, obţinute prin procesarea menajantă a cetinilor de brad, molid, pin şi ienupăr.

Utilizări ca bioprotective faţă de atacul microorganismelor respectiv ca antibacteriene, antifungice şi antivirale, aspect corelat cu proprietăţile lor de citotoxice pentru microorganisme / ca antioxidanţi, pentru a proteja de peroxidare compuşii de tip lipofilic, cu aplicaţii potenţiale în protecţia antioxidantă a uleiurilor rezultate prin prelucrarea seminţelor oleaginoase.

3. Materii prime cu proprietăţi importante pentru produsele alimentare, farmaceutice şi cosmetice care se pot obţine prin tehnologii moderne de extracţie cu randamente mari şi cu calităţi remarcabile materii prime cu efect nutritiv, vitaminizant: uleiul de catina (Hippophae rhamnoides), uleiul

de jir (Fagus sylvatica), extractul de maces (Rosa canina), extractul de merisor (Vaccinium vitis idaea), etc.

materii prime cu efect dezodorizant care presupun doua actiuni distincte ce se completeaza reciproc si anume o actiune antiseptica (antimicrobiana, antifungica) si o actiune astringenta: pentru actiunea antiseptica - extractul de licheni de brad (Usnea barbata), uleiul volatil de cimbrisor(Thymus serpylum), uleiul volatil de sovirf (Origani vulgare), extractul de clorofila si clorofilina sodo-cuprica (din Urtica dioica sau alte specii) etc. iar pentru actiunea astringenta - extractul de herbalit (Lytrum salicariae), extractul de cerentel ( Geum urbanum), extractul de priboi (Geranium machrorrizum), clorofila, etc.

materii prime cu actiune antiinflamatoare, calmanta : extractul si uleiul volatil de coada soricelului (Achilea millefolium), extractul de arnica (Arnica montana), extractul de spinz (Heleborus purpurescens), extractul de priboi (Geranium machrorrizum), extractul de cretisoara (Alchemilla vulgaris), extractul de Echinacea purpurea, etc.

materii prime cu actiune astringenta : extractul de cretisoara (Alchemilla vulgaris), extractul de cerentel (Geum urbanum), extractul de priboi (Geranium machrorrizum), extractul de jales (Salvia officinalis), extractul de scoarta de stejar (Quercus robur), extract de coada racului (Potentilla anserina), etc

materii prime cu actiune cicatrizanta, epitelizanta : extractul de tataneasa (Symphytum officinalis), uleiul de catina (Hippophae rhamnoides), extractul de galbenele (Calendulae officinalis), extractul de patlagina (Plantago lanceolata), extractul de sunatoare (Hypericum perforatum), etc.

materii prime cu actiune emolienta, hudratanta : extractul de potbal (Tussilago farfara), extractul de nalba de padure (Malva sylvestris), extractul de trei frati patati (Viola tricolor), extractul de patlagina (Plantago lanceolata), etc.

materii prime cu actiune tonica, stimulatoare asupra circulatiei periferice: extractul de arnica (Arnica montana), uleiul de brad (Abies alba), uleiul de pin ((Pinus montana), uleiul volatil de ienupar (Juniperus communis), extract de angelica (Angelica archangelica), etc.

materii prime cu actiune anticelulitica care presupun un complex de actiuni simultane (emolienta, antiedematoasa, antiexudativa, de activare a circulatiei periferice) sunt date de amestecuri de materii prime vegetale bine proportionate intre care amintim: extractul de iedera (Hedera helix), extractul de ghimpe (Ruscus aculeatus), extractul de curpen de padure (Clematis vitalba), tinctura de arnica (Arnica montana), extractul de calapar (Chrysanthemum balsamita), uleiul volatil de brad (Abies alba), uleiul volatil de ienupar (Juniperus communis), extractul de tataneasa (Symphytum officinalis), etc.

Page 15: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

materii prime cu actiune ecran solara: uleiul de catina (Hippophae rhamnoides), extractul de

cretisoara (Alchemilla vulgaris), extractul de muguri de stejar (Quercus robur), extractul de iedera (Hedera helix), etc.

materii prime cu actiune antiradicalara : extractul atomizat de cretisoara (Alchemilla vulgaris), extractul de cretusca (Filipendula ulmaria), extractul de muguri de stejar (Quercus robur).

materii prime cu actiune antiseboreica, antiacneica : extractul si uleiul volatil de coada soricelului (Achilea millefollium), extractul de brusture (Arctium lappa), extractul de galbenele (Calendulae officinalis), extractul de calapar (Chrysanthemum balsamita), extractul de jales (Salvia officinalis), etc.

materii prime cu actiune cardiotonica : extract de degetel (Digitalis lanata sau purpurea), extract de ruscuta de primavara (Adonis vernalis), extract de spinz (Heleborus purpurescens)

materii prime cu actiune hipotensiva: tinctura de paducel (Crataegus monogyma), materii prime cu actiune imunomodulatoare si antimitotica : extract de visc (Viscum album),

extract de Echinacea purpurea, extract de potbal (Tussilago farfara) materii prime cu actiune sedativa: extract si tinctura de valeriana (Valeriana officinalis) Calitatea produselor de extracţie este o problemă tehnică esenţială pentru utilizarea finală a acestor produse în industria alimentară, farmaceutică sau cosmetică. Presizăm un protocol care se impune în analiza de laborator a acestor produse Metode de analiză calitative Examenul macroscopic (controlul organoleptic) Examenul microscopic (elementele anatomice caracteristice speciei Examenul histochimic (microscopic) reacţii de identificare a principiilor active în ţesutul

vegetal (uleiuri volatile, flavone, taninuri, lignine, saponine, etc.) Examenul chimic identificarea substanţelor organice pentru stabilirea compoziţiei chimice

generale a produsului vegetal. Se folosesc trei etape de extracţie: 1. cu solvenţi apolari – (eter etilic, eter de petrol, benzen, cloroform, etc…) care

solubilizează substanţele lipofile ( ulei volatil, carotenoizi, lipide, alcaloizi baze, cumarine, vitamine liposolubile)

2. cu solvenţi mediu polari – (metanol, etanol) care solubilizează o parte din substanţele hidrofile (taninuri galice şi catechinice, alcaloizi săruri, cumarine, heterozide triterpenice şi sterolice, flavonozide, derivaţi fenil-propanici)

3. cu solvenţi polari – (apa) care solubilizeaază substanţele hidrofile ( polizaharide – amidon, mucilagii, gume - , saponozide, taninuri galice şi catechinice, alcaloizi săruri, vitamine hidrosolubile, săruri minerale)

Metode de analiză cantitative

pentru stabilirea purităţii materialului vegetal (impurităţi, apă, cenuşă) pentru stabilirea calităţii materialului vegetal – conţinutul de principii active

- dozări gravimetrice, volumetrice - separări şi dozări cromatografice (CSS, GC-SM, HPLC) - dozări spectrofotometrice UV-VIS, IR - spectrometria de absorbţie atomică, RMN,

O parte dintre tipurile de materii prime din plante medicinale au fost obţinute în instalaţiile existente la ICD al Universităţii în cadrul Laboratorului EBIOTEFA şi dintre acestea amintim:

Page 16: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Universitatea Transilvania din Braşov

Institutul de Cercetare Dezvoltare Universitatea Transilvania – I.C.D.T Facultatea de Alimentatie si Turism - Departament IMAT

- Centrul de Cercetare - Eco-biotehnologii şi Echipamente în Alimentaţie şi Agricultură -

CERCETARE CURENTA:

EXTRACT COMPUSI BIOACTIVI LIPOSOLUBILI

din FLORI USCATE de LAVANDĂ

Importanţa: Lavanda (Lavandula angustifolia Mill. fam. Lamiaceae) este o plantă mediteraniană perenă, cultivată pentru inflorescențe (Lavandulae flos) din care se extrage un ulei esențial (Aetheroleum lavandulae) prin distilare cu vapori de apă. Florile de lavandă au acțiune calmantă, antiseptică, cicatrizantă, tonică pentru sistemul nervos etc., fiind utilizate atât în prepararea suplimentelor alimentare cât și în industria parfumurilor, cosmetică, a detergenților și porțelanurilor etc. Compoziţie: După Dr. Duke florile de lavandă conțin1,8-cineol, camfor, cariofilină, citronelol, ulei esențial (3.000-40.000ppm), cuminaldehidă, geraniol, limonen, acetat linalil, mircen, sabinen, acid valerianic; frunzele conțin acid ursolic (7,000 ppm); planta conține alfa și beta-pinen, borneol, bornil-acetat (2,250 - 6,750 ppm), cumarină (1,000 - 1,500 ppm), luteolină, acid rozmarinic (12,000 ppm), tanin (120.000 ppm), umbeliferonă.

Aplicaţii: - producerea unor suplimente alimentare cu acțiune calmantă asupra sistemului nervos, hipotensivă și de creștere a diurezei și secreției biliare; - producerea unor amestecuri pentru băi aromatice cu acțiune calmantă, antiseptică și cicatrizantă; - producerea unor medicamente sedative; - în industria parfumurilor, la fabricarea detergentilor, săpunurilor și produselor pentru combaterea moliilor, la fabricarea produselor cosmetice; - cultivare ca plantă ornamentală în parcuri și grădini; - valorificarea terenurilor calcaroase degradate situate pe pante însorite.

Page 17: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Universitatea Transilvania din Braşov

Institutul de Cercetare Dezvoltare Universitatea Transilvania – I.C.D.T Facultatea de Alimentatie si Turism - Departament IMAT

- Centrul de Cercetare - Eco-biotehnologii şi Echipamente în Alimentaţie şi Agricultură -

CERCETARE CURENTA: EXTRACT COMPUSI BIOACTIVI LIPOSOLUBILI

din FRUCTE de ARMURARIU Importanţa: Silybum marianum [L.] Gärtn. (Armurariu) este o plantă medicinală anuală răspândită din zona mediteraneană până în Asia centrală, cultivată pentru fructele sale (achene) – Cardui mariae fructus - și uneori pentru partea aeriană a plantei – Cardui mariae herba. Fructele sunt folosite pe scară largă la prepararea unor produse farmaceutice cu acțiune hepatoprotectoare și intră în compoziția medicamentelor Silimarină, Legalon, Durasilymarin, etc. Diverse părți ale plantelor tinere sunt utilizate în alimentație. Compoziţie: După Dr. Duke planta conține: beta-caroten, calciu (> 6.000ppm), crom, grăsimi, fier (> 1000ppm), acizi linoleic și lilnolenic, magneziu (> 4.000ppm), mangan, fosfor (> 7.000ppm), potasiu (> 8.000ppm), proteine (>143.000ppm), seleniu, silandrină, silicon, silibină, staniu, acid stearic, zinc, etc. iar fructele conțin: 3-deoxisilicristină, apigenină, uleiuri esențiale (> 1000ppm), grăsimi (>160.000ppm), Kampferol, narigenină, quercetină, silicristină, silimarină (antidiabetic, hepatoprotector), taxifolină, etc.

Aplicaţii: fabricarea unor medicamente, suplimente alimentare, alimente funcționale etc., cu rol antioxidant, hepatoprotector și antidiabetic. Silibinina este folosită pentru tratarea intoxicațiilor cu ciuperci din genul Amanita phalloides (contribuind la reducerea ratei mortalității) cât și în hepatitele acute. Extractul de armurariu are acțiuni antifungice. Silimarina acționează ca un antioxidant hepatoprotector contribuind la stabilizarea și protejarea lipidelor membranare ale celulelor hepatice. Silicristina inhibă enzimele peroxidază și lipoxigenază. Toate părtile plantei (rădăcini, tulpini, frunze, inflorescențe și fructe au început să fie folosite la prepararea unor alimente sanogene de viitor.

Page 18: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Universitatea Transilvania din Braşov

Institutul de Cercetare Dezvoltare Universitatea Transilvania – I.C.D.T Facultatea de Alimentatie si Turism - Departament IMAT

- Centrul de Cercetare - Eco-biotehnologii şi Echipamente în Alimentaţie şi Agricultură -

CERCETARE CURENTA:

EXTRACT COMPUSI BIOACTIVI LIPOSOLUBILI

din MIEZ DE NUCĂ

Importanţa: Nucul (Juglans regia L. Fam. Julandaceae) este un arbore cultivat sau răspândit în flora spontană în Europa și Asia, de la care se folosesc în principal în scop alimentar nucile (miezul de nucă – Juglandis semen), în scop medicinal se folosesc foliolele frunzelor (Juglandis folium) și pericarpul fructelor (Juglandis pericarpum) iar lemnul este utilizat în industria mobilei de lux. Compoziţie: După Dr. Duke în miezul de nucă se găsesc: acid ascorbic, beta-caroten, biotin, bor, calciu (610-1.100 ppm), carbohidrați (110.000-248.000 ppm), grasimi (400.000-701.000 ppm), fibre (14.000-92.000 ppm), folacin, fier, lecitină, acid linolenic (8.000-112.160 ppm), magneziu (1.310 ppm), niacin, acid oleic (36.000- 210.300 ppm), acid palmitic (12.000-49.000 ppm), acid pantotenic, fosfor (2.800-5.100 ppm), potasiu (4.500- 6.870 ppm), proteine (137.000-204.000 ppm), sodiu, riboflavină, acid stearic, tiamină, vitamina B-6, etc.

Aplicaţii: - industria alimentară, produse de patiserie, suplimente alimentare, extracte pentru tonifierea rinichilor, plămânilor și intestinelor; - produse antidepresive; - obținerea uleiului de nucă având o plaja largă de aplicabilitate a acestui produs, începând cu arta (pictură și restaurări antichități), industria cosmetică, arta culinară și terminând cu utilizările în scop terapeutic.

Page 19: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Universitatea Transilvania din Braşov

Institutul de Cercetare Dezvoltare Universitatea Transilvania – I.C.D.T Facultatea de Alimentatie si Turism - Departament IMAT

- Centrul de Cercetare - Eco-biotehnologii şi Echipamente în Alimentaţie şi Agricultură -

CERCETARE CURENTA:

EXTRACT COMPUSI BIOACTIVI LIPO- și HIDRO-

SOLUBILI DIN IARBĂ USCATĂ DE

SUNĂTOARE

Importanţa: Sunătoarea (Hypericum perforatum L., fam. Hypericaceae), este o plantă medicinală cunoscută din antichitate de la care se recoltează la începutul înfloririi părțile terminale ale plantei (20-30cm) (Hyperici herba) pentru substanțe bioactive cu efect cicatrizant, antiseptic, astringent, spasmolitic etc. care intră în compoziția unor medicamente antidepresive. Compoziţie: După Dr. Duke planta conţine: acid ascorbic (1300 ppm), colină, epicatechină, hiperforină, hipericină, pseudohipericină, hiperină, izocvercetină, limonen, manitol, acid miristic, acid palmitic, pectină, fenol, fitosteroli, cvercitină, cvercitrină, rutină, tanin; florile conțin flavonoizi (117.100 ppm), luteină, tanin (162.000 ppm).

Aplicaţii: - hipericina (extracte standardizate) intră în compoziția unor medicamente antidepresive - planta uscată intră în compoziția unor suplimente alimentare sub formă de ceaiuri, extracte, tablete, capsule, etc.; - sunătoarea produce fotosensibilitate datorită hipericinelor fotoactive; - hipericina este utilizată în tratamentul stărilor depresive; - din sunătoare se mai pot prepara, pe lângă infuzii simple sau în combinații cu alte plante (pentru tratarea gastritei acide și a ulcerului), uleiul de sunătoare, tinctura de sunătoare, cataplasme, etc.

Page 20: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

Universitatea Transilvania din Braşov

Institutul de Cercetare Dezvoltare Universitatea Transilvania – I.C.D.T Facultatea de Alimentatie si Turism - Departament IMAT

- Centrul de Cercetare - Eco-biotehnologii şi Echipamente în Alimentaţie şi Agricultură -

CERCETARE CURENTA:

EXTRACT COMPUSI BIOACTIVI LIPOSOLUBILI

din FRUCTE USCATE de CĂTINĂ

Importanţa: Cătina (Hippophaë rhamnoides L., fam. Eleagnaceae), un arbust unisexuat-dioic, spinos, ramificat răspândit de la Oceanul Atlantic la Oceanul Pacific, este deosebit de apreciată pentru fructele sale portocalii (drupe false) considerate adevărate polivitamine naturale cu multiple utilizări în medicină și diverse industrii. Fructele sale se prelucrează sub formă de sucuri, gemuri, jeleuri, siropuri, lichioruri etc., fiind folsite ca aliment tonifiant general al organismului. De la cătină se mai utilizează și frunzele bogate în vitamina C, scoarța, mugurii și lăstarii. Compoziţie: După Dr. Duke fructele conțin acid ascorbic (500 - 14,000 ppm), beta-caroten, acid citric, grăsimi (20.000-50.000 ppm), fibre (9.000 ppm), glucoză, acid isolinoleic, kampferol, acid linoleic (2.100 ppm), acid linolenic, licopen, acid malic, manitol, acid oleic, acid palmitic, pectină, proteină, cvercetină, acid stearic, acid succinic, sucroză, tanin, vitamina E,zeaxantină; frunzele conțin acid ascorbic (1,500 - 3,400 ppm), leucocianidină; scoarța conține 5-hidroxitriptamină (3,000 - 4,000 ppm), grăsimi (30,600 ppm), acid oleic (19,155 ppm), acid palmitic (5,720 ppm), serotonină (3,000 - 4,000 ppm), acid tanic; mugurii conțin tanin (40,000 - 50,000 ppm).

Aplicaţii: sursă de vitamine hidro- si lipo-solubile, carotenoide, flavonoide, ulei gras utilizat pentru tratamentul ulcerului, arsurilor, dermatozelor, micozelor; realizarea unor produse cu efect fotoprotector, radioprotector, antitumoral și imunostimulator, realizarea unor alimente tonifiante ale organismului.

Page 21: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

BIBLIOGRAFIE 1. BRUNETON J., 1999 – Pharmacognosie Phytochimie Plantes medicinales ed. 3, Ed. Tec&Doc Paris 2. BUTURA V. 1979 – Enciclopedie de etnobotanica romaneasca, Ed. Stiintifica si Enciclopedica Buc. 3. CIULEI I., GRIGORESCU E., STĂNESCU U., 1993, Plante medicinale şi aromatice, fitochimie, fitoterapie, Ed. med.

Buc 4. CIULEI I., GRIGORESCU E., STĂNESCU U., 1986, Index fitofarmaceutic, Ed. med. Buc 5. CEAUŞESCU E., RĂDOIAŞ GH., CĂDARIU T., 1988, Odorante aromatizante, Ed. Tehnică Buc. 6. CHIRILĂ P., CHIRILĂ M., CONSTANTIND., TĂMAŞ M., MACAVEI N., 1994, Medicină naturistă, Ed. Cristiana Bucureşti 7. CRĂCIUN F., BOJOR O., ALEXAN M., 1976, Farmacia naturii, Ed. Ceres Bucureşti, 8. CORNILLOT P. – 1998, Ency clopédie des médicines naturelles, Ed. Technique Paris, 9. CUCU VIORICA, BODEA C., CIOACĂ C., 1982: Tratat de Biochimie vegetală, Plante medicinale şi aromatice, IV, Edit.

Academiei, Bucureşti 10. FLEURENTIN J., P. CABALION, G. MAZARS, J. DOS SANTOS, C. YOUNOS – 1990, Ethnopharmacologie – sources,

methodes, objectives, Ed. Orstom Paris, 11. ISTUDOR V., 1996 Farmacognozie, fitochimie, fitoterapie, Ed. Tehnoplast Company Bucureşti 12. MĂRCULESCU ANGELA, LUPESCU IRINA, HANGANU DANIELA, DRĂGULESCU CONSTANTIN

Les plantes médicinales des différents éditions de la pharmacopée roumaine au cours du temps, Revista Ethnopharmacologia, nr.33, mai. 2004, ISSN 1261-4572, pg. 26-43

13. MĂRCULESCU ANGELA 1995 – Teza de doctorat, Universitatea « Babes Bolyai » Cluj Napoca 14. MĂRCULESCU ANGELA, 1998, Parfumuri, aromatizante şi cosmetice, Ed. Univ « Lucian Blaga » Sibiu, 15. MĂRCULESCU ANGELA, BARBU H., - 1999, “Tehnici şi aparate pentru controlul calităţii produselor” Ed.

Universităţii “Lucian Blaga” Sibiu, (ISBN 973-651-043-3); 16. MĂRCULESCU ANGELA,, BĂDĂRĂU CARMEN - 2012, Biochimia produselor alimentar, Ed. Universităţii

Transilvania Braşov, 2012, ISBN 978-606-19-0181-4 17. ANGELA MARCULESCU, VADUVA MIHAI, POPA VASILE, Tehnologii moderne de extractie a produselor biologic

active, Ed. ULB Sibiu, 2006 ISBN 973-739-230-2 18. ANGELA MĂRCULESCU Calitatea produselor agro-alimentare I , Ed. Universităţii "Lucian Blaga" Sibiu, 2004ISBN

973-651-990 19. ANGELA MĂRCULESCU - Tehnologia prelucrării şi valorificării plantelor medicinale" Ed. Universităţii “Lucian

Blaga” Sibiu - 2004 ISBN 973-651-783-7 20. TĂMAŞ MIRCEA, NEAMŢU GAVRIL MĂRCULESCU ANGELA - Plante medicinale şi aromatice – Ch. balsamita L

– Ed. Lux Libris Braşov, 1997, ISBN 973-9240-12-7 21. PÂRVU C-tin, 1997: Universul plantelor Edit. Enciclopedică, Bucureşti 22. PĂUN E., MIHALEA A., DUMITRESCU ANGELA, VERZEA MARIA, COJOCARU OLTEA, 1988: Tratat de plante

medicinale şi Aromatice, Edit. Academiei, Bucureşti, 321-333. 23. PĂUN E, 1995 , Sănătatea Carpaţilor (Farmacia din cămară) Ed. F/D Stil Comerce, Bucureşti 24. POPESCU H. si colab, 1981 – Analiza chimica a produselor naturale medicinale, IMF Cluj-Napoca 25. PELICAN W, 1988 – L’homme et les plantes medicinales, vol I, Centre Triades Paris 26. STOIAN I, SAVOPOL E. – 1997, Extracte farmaceutice vegetale, Ed. Medicală Bucureşti 27. SCHRODER E., G. BALANSARD, P. CABALION, J. FLEURENTIN, G. MAZARS 1996 – Medicaments et aliments aproche

ethnopharmacologique, Ed. Orstom Paris, 28. TĂMAŞ M.., 1999 – Botanica Farmaceutica, vol III, pg 218, Ed. Medicala Universitara, Cluj-Napoca 29. VALNET J., Phytoterapie, traitement des maladies par les plantes, Ed. Maloine, Paris 1983 30. VALNET J., Aromatherapie, traitement des maladies par les essences des plantes, Ed. Maloine, Paris 1984 31. *** Farmacopeea Romana ed. I- X, 1862 – 1993 Ed. Medicala Buc. 32. Hindawi Publising Corporation, volume 2010, article ID 483958, 9 pg, 2010: Various terpenoids derived

from herbal, and dietary plants, function as PPAR modulates and reglate carbohydrate and lipid metabolism – Isuyoshi Goto, Hiobuyuki Takahashi.

33. Journal of Applied Pharmaceutical Science 02.05.2012/01 – 04: Antioxidant and neuroprotective activities of essential oil, isolated from Chinese herb pairs of Angelica sinensis AND Sophora flavenscens – Aiyun Li, Linna Han

34. Journal of Natural Products volume 5(2012), 83 – 92: Psychostimulant activitiy of Rosmarinus officinalis esential oils – Rachad Alnamer, Katim Alaoni.

Page 22: Cercetări privind aplicarea unor tehnologii agro-alimentare ...

35. Journal of Natural Products, volume 4, 2011, p. 51 – 56: Analysis of the essential oils of Salvia

Libanotica and Origanum Syriacum – Youssef Bakkour, Sonad Kassir. 36. Mutageneza – 2012 – Bilojana Nicolic şi Dragana Mitru 37. Journal of Natural Products volume 4(2011), 71 – 74: Chemical analysis of the essential oils from Panica

granatum, Vitis vinifera and Curcubita maxima seeds growing in Lebanon by GC/MS – Youssef Bakkour, Salim Makhout.

38. African Journal of Plant Science volume 2(2) p. 016 – 018 (2008): Variation in the essential oil composition of Artemisia annua L. of different growth stages cultivated in Iran. Verdian-rizi Mohammadeza.

39. Forsch Komplementmed, 2009, 16 – 79 – 90: Essential oils of aromatic plants with antibacterial antifungal, antiviral an cytotoxic properties and overview. Jurgen Reichlung, Paul Schnitzler.

40. Chemistry et Chemical Technology (Rusia), volume 5 No 2 (2011): Inhibition of 2-Hexenal antooxidation by essential oils from Clove bud, Laurel, Cardomon, Nutmeg and Mace. Tamara Misharina, Margarita Terenina.

41. Ann. For. Sci (67) 2010, 412: Hogh vs. Low yielding oleoresin Pinus halepensis Mill, trees G.C. terpenoids profiling as diagnostic tool. Christoforos Karanakas, Vincent Walker.

42. United States Patent 2009/0110760 A1, Apr.30: Lipometabolism improver containing pine bark extract. Kinya Takagaki, Sadao Mori, Masahito Tsubata.

43. United States Patent 5690984/Nov. 25, 1997: Process for making a beverage from pine needles. Jung Geun Lim.

44. United States Patent 5466453/Nov. 14, 1995: Method for improving the taste of pine extract, and orally administrable product obtained thereby. Yukio Uchida, Satoshi Iritani, Toshio Miyake.

45. United States Patent 5747081/May 5, 1998: Process for producting a beverage composition containing pine sprout extract. Sung Il Lee, Soo Min Park, Jeong WHAN Kim, Ho Kim, Woon Young Gong.

46. United States Patent 2007/0218147 A1, Sep. 20: Peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) activator, and drugs, supplements, functional foods and food additives using the same. Takao Sasaki.

47. International Food Research Journal 5(3), 267 – 296 (2008): Bioactive compounds and volatile compounds of Thai bad frof (Aegle marmeles (L) Correa as a valuable source for functional food ingredients. Chanansiddhi S. And Anprung P.

48. International Food Research Journal 19(2) 569 – 575 (2012): Bioactivity analysis of Lemongrass (Cymbopagan citrates) essential oil. Morghani, M.E.S., Liyana Yand Parveen J.

49. JEOBP 13(5) 2010 PP 615 – 624: Chemical composition and antioxidant activity of Essential oil and organic extracts of Cestrum nocturum. Sharif M. AL. – Oreza – Atiqur Rhman.